Transmission Lines இல் Skin Effect ஐ புரிந்துகொள்வது

ஒரு வெளியீட்டு கோடு என்பது ஒரு இடத்திலிருந்து மற்றொரு இடத்திற்கு விசை அல்லது சிக்கல்களை வேகமாக வெளியிடும் ஒரு கடத்தி ஆகும். வெளியீட்டு கோடுகள் பயன்பாடுகள் மற்றும் தூரத்திற்கு ஏற்ப வெவ்வேறு பொருள்கள், வடிவங்கள் மற்றும் அளவுகளில் உருவாக்கப்படலாம். ஆனால், மாறுநிலை வெளியீட்டு (AC) அமைப்புகளுக்கு வெளியீட்டு கோடுகள் பயன்படுத்தப்படும்போது, அவை தோல் பிரভாவம் என்ற ஒரு பொருளில் உருவாகின்றன, இது அவற்றின் செயல்திறன் மற்றும் திறன்களை தாக்குகிறது.

வெளியீட்டு கோடுகளில் தோல் பிரभாவம் என்ன?

தோல் பிரभாவம் என்பது AC விளைவு ஒரு கடத்தியின் வெட்டு பரப்பில் சீரற்ற வகையில் பரவும் நிலையை குறிக்கும், இதில் விளைவு அடர்த்தி கடத்தியின் தோலின் அருகில் மிக அதிகமாக இருக்கும் மற்றும் மையத்தை நோக்கி அதிகமாக வீழும். இதனால் கடத்தியின் உள்ளே குறைந்த விளைவு வெளியீட்டு செயல்படும், இது கடத்தியின் செயல்திறனை அதிகப்படுத்துகிறது.

தோல் பிரभாவம் விளைவு வெளியீட்டுக்கான கடத்தியின் வெட்டு பரப்பை குறைப்பதன் மூலம் விளைவு இழப்புகளை மற்றும் கடத்தியின் வெப்பத்தை அதிகப்படுத்துகிறது. தோல் பிரभாவம் வெளியீட்டு கோட்டின் சாதித்திரம் மற்றும் வோல்ட்டேஜ் மற்றும் விளைவு விநியோகத்தை மாற்றுகிறது. தோல் பிரभாவம் உயர் அதிர்வெண்களில், அதிக விட்டங்களில், மற்றும் கடத்தியின் குறைந்த கடத்தியின் பொருளில் அதிகமாக உள்ளது.

தோல் பிரभாவம் நேர்கோட்டு (DC) அமைப்புகளில் இல்லை, ஏனெனில் விளைவு கடத்தியின் வெட்டு பரப்பில் சீராக வெளியிடப்படுகிறது. ஆனால், AC அமைப்புகளில், முக்கியமாக உயர் அதிர்வெண்களில் செயல்படும் விழிப்புகள் மற்றும் மைக்ரோவேவ் அமைப்புகளில், தோல் பிரभாவம் வெளியீட்டு கோடுகளின் வடிவமைப்பு மற்றும் பகுப்பாய்வில் முக்கியமான தாக்கங்களை உண்டாக்குகிறது.

வெளியீட்டு கோடுகளில் தோல் பிரभாவம் எவ்வாறு உருவாகிறது?

தோல் பிரभாவம் AC விளைவு ஒரு கடத்தியின் சுற்று மற்றும் உள்ளே உருவாக்கும் மெக்னெடிக் களம் மற்றும் கடத்தியின் தாக்கத்தினால் உருவாகிறது. கீழே உள்ள படத்தில் காட்டப்பட்டிருந்தால், AC விளைவு ஒரு உருளை வடிவ கடத்தியின் வழியே வெளியிடப்படும்போது, அது கடத்தியின் சுற்று மற்றும் உள்ளே ஒரு மெக்னெடிக் களத்தை உருவாக்குகிறது. இந்த மெக்னெடிக் களத்தின் திசை மற்றும் அளவு AC விளைவின் அதிர்வெண் மற்றும் அம்பிலிட்யூட் போன்ற காரணிகளுக்கு ஏற்ப மாறுகிறது.

ஃபாரடேவின் விதி பின்பு ஒரு மாறும் மெக்னெடிக் களம் ஒரு கடத்தியில் மின்களம் உருவாக்குகிறது. இந்த மின்களம், திரும்பத்திற்கு ஒரு எதிர்விளைவு விளைவு கடத்தியில் உருவாக்குகிறது, இது எட்டி விளைவு எனப்படுகிறது. இந்த எட்டி விளைவுகள் கடத்தியின் உள்ளே சுழல்கின்றன மற்றும் மூல AC விளைவை எதிர்க்கின்றன.

எட்டி விளைவுகள் கடத்தியின் மையத்தில் அதிகமாக உள்ளன, இதில் அவை மூல AC விளைவுடன் அதிக மெக்னெடிக் விளைவு இணைப்பு உள்ளன. எனவே, அவை அதிக எதிர்விளைவு மின்களத்தை உருவாக்குகிறது மற்றும் மையத்தில் நேர்கோட்டு விளைவு அடர்த்தியை குறைப்பது. மறுபக்கத்தில், கடத்தியின் தோலின் அருகில், இங்கு மூல AC விளைவுடன் குறைந்த மெக்னெடிக் விளைவு இணைப்பு உள்ளதால், அதிக எட்டி விளைவுகள் மற்றும் குறைந்த எதிர்விளைவு மின்களம் உள்ளது. எனவே, தோலில் அதிக நேர்கோட்டு விளைவு அடர்த்தியும் உள்ளது.

இந்த பிரிவினால் கடத்தியின் வெட்டு பரப்பில் விளைவு சீரற்ற வகையில் பரவுகிறது, தோலில் அதிக விளைவு மற்றும் மையத்தில் குறைந்த விளைவு வெளியீட்டு செயல்படும். இது வெளியீட்டு கோடுகளில் தோல் பிரभாவம் என்று அழைக்கப்படுகிறது.

வெளியீட்டு கோடுகளில் தோல் பிரभாவத்தை எவ்வாறு அளவிடுவது?

வெளியீட்டு கோடுகளில் தோல் பிரभாவத்தை அளவிடுவதற்கு ஒரு வழி தோல் ஆழம் அல்லது δ (டெல்டா) என்ற ஒரு அளவு உபயோகிக்கப்படுகிறது. தோல் ஆழம் என்பது கடத்தியின் தோலின் அருகில் விளைவு அடர்த்தி 1/e (சுமார் 37%) அளவு வீழும் ஆழத்தைக் குறிக்கும். தோல் ஆழம் சிறியதாக இருந்தால், தோல் பிரभாவம் அதிகமாக இருக்கும்.

தோல் ஆழம் பல காரணிகளில் சார்ந்து இருக்கும், எடுத்துக்காட்டாக:

• AC விளைவின் அதிர்வெண்: உயர் அதிர்வெண் மெக்னெடிக் களத்தின் வேகமான மாற்றங்கள் மற்றும் அதிக எட்டி விளைவுகளை உருவாக்குகிறது. எனவே, அதிர்வெண் உயரும்போது தோல் ஆழம் குறைகிறது.

• கடத்தியின் கடத்தியாக்கம்: உயர் கடத்தியாக்கம் குறைந்த எதிர்ப்பு மற்றும் எளிய எட்டி விளைவுகளை உருவாக்குகிறது. எனவே, கடத்தியாக்கம் உயரும்போது தோல் ஆழம் குறைகிறது.

• கடத்தியின் மெக்னெடிக் திறன்: உயர் மெக்னெடிக் திறன் அதிக மெக்னெடிக் விளைவு இணைப்பு மற்றும் அதிக எட்டி விளைவுகளை உருவாக்குகிறது. எனவே, மெக்னெடிக் திறன் உயரும்போது தோல் ஆழம் குறைகிறது.

• கடத்தியின் வடிவம்: வெவ்வேறு வடிவங்கள் மெக்னெடிக் களத்தின் விநியோகத்தை மற்றும் எட்டி விளைவுகளை தாக்கும் வெவ்வேறு வடிவவியல் காரணிகளை உருவாக்குகின்றன. எனவே, கடத்தியின் வடிவங்களுக்கு தோல் ஆழம் வேறுபடுகிறது.

வட்ட வெட்டு பரப்புடன் உருளை வடிவ கடத்தியின் தோல் ஆழத்தைக் கணக்கிடும் சூத்திரம்:

இங்கு:

• δ தோல் ஆழம் (மீட்டரில்)

• ω AC விளைவின் வில்லியல் அதிர்வெண் (ரேடியன்கள் வினாடிகளில்)

• μ கடத்தியின் மெக்னெடிக் திறன் (ஹென்ரிகள் மீட்டரில்)

• σ கடத்தியின் கடத்தியாக்கம் (சீமன்கள் மீட்டரில்)

உதாரணமாக, 10 MHz அதிர்வெண்ணில் செயல்படும் வட்ட வெட்டு பரப்புடன் உருளை வடிவ தங்க கடத்தியின் தோல் ஆழம்: