Поверхностный эффект и эффект близости

Сопротивление проводника постоянному току определяется по известной формуле r о= ρ l/S .

Это сопротивление можно также определить, зная величину постоянного тока I о и мощность Р о :

Оказывается, что в цепи переменного тока сопротивление r того же проводника больше сопротивления постоян ному току: r > r о

Это сопротивление r в отличие от сопротивления постоянному току r о и носит название активного сопротивления. Увеличение сопротивления проводника объясняется тем, что при переменном токе плотность тока не одинакова в различных точках поперечного сечения проводника. У поверхности проводника плотность тока получается больше, чем при постоянном токе, а и центре меньше.

При высокой частоте неравномерность проявляется так резко, что плотность тока в значительной центральной чисти сечения проводника практически равна нулю , ток проходит только в поверхностном слое, отчего это явление и получило название поверхностного эффекта .

Таким образом, поверхностный эффект приводит к уменьшению сечения проводника, по которому проходит ток (активного сечения), и, следовательно, к увеличению его сопротивления по сравнению с сопротивлением постоянному току.

Для объяснения причины возникновения поверхностного эффекта представим цилиндрический провод (рис. 1 ) состоящим из большего числа элементарных проводников одинакового сечения, прилегающих вплотную друг к другу и расположенных концентрическими слоями.

Сопротивления этих проводников постоянному току, найденные по формуле ρ l/S будут одинаковы.

Рис. 1. Магнитное поле цилиндрического проводника.

При переменном электрическом токе вокруг каждого проводника создается переменное магнитное поле (рис. 1 ). Очевидно, элементарный проводник, расположенный ближе к оси, охватывается большим магнитным потоком проводник, расположенный у поверхности провода , поэтому первый обладает большей индуктивностью и индуктивным сопротивлением, чем второй.

При одинаковом напряжении на концах элементарных проводников длиной l, расположенных у оси и у поверхности, плотность тока в первых меньше, чем во вторых.

Разница в плотностях тока у оси и на периферии провода возрастает с увеличением диаметра провода d, проводимости материала γ , магнитной проницаемости материала μ и частоты переменного тока f.

Отношение активного сопротивления проводника r к его сопротивлению при. постоянном, токе r о называется коэффициентом поверхностного эффекта и обозначается буквой ξ (кси), следовательно, к оэффициент ξ можно определить по графику рис. 2 , на котором представлена зависимость ξ от произведения d и √ γμμо f .

Рис. 2. График для определения коэффициента поверхностного эффекта.

Читайте также: Ремонтный баллон для шин

При вычислении этого произведения следует выражать d в см, γ — в 1/ом-см, μо — в гн /см и f = в гц.

Пример. Необходимо определить коэффициент поверхностного эффекта дл я медного проводника диаметром d = 11 ,3 мм (S = 100 мм2 ) при частоте f = 150 гц.

По графику на рис. 2 находим ξ = 1,03

Неодинаковая плотность тока в проводе получается также из-за влияния токов в соседних проводах. Это явление называется эффектом близости .

Рассматривая магнитное поле токов одною направления в двух параллельно расположенных проводах, легко показать, что те элементарные проводники, принадлежащие разным проводам, которые наиболее удалены друг от друга, сцеплены с наименьшим магнитным потоком, следовательно, плотность тока в них наибольшая. Если токи в параллельных проводах имеют, разные направления, то можно показать, что большая плотность тока наблюдается в тех элементарных проводниках, принадлежащих разным проводам, которые наиболее сближены друг с другом.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Видео:Падение потенциала вдоль проводникаСкачать

Электрический поверхностный эффект в плоской шине токовода

Как известно, при прохождении постоянного тока по проводнику он распределяется по сечению провода равномерно. Если по проводу протекает переменный синусоидальный ток

,

то наблюдается явление поверхностого эффекта при котором ток вытесняется к краям проводника. Это связано с проявлением электромагнитной индукции, в соответствии с которой в проводящих контурах сечения проводника индуцируется эдс, создающие в этих контурах токи, называемые вихревыми токами (или токами Фуко). Вихревые токи создают собственное магнитное поле, противодействующее основному полю и перераспределяющее его. Рассмотрим случай проявления поверхностного эффекта в токопроводе в виде шины прямоугольного сечения ширина которого значительно меньше высоты (2d

Решение уравнений имеет вид

В силу симметрии поля Е

Из этого следует А₁=А₂=А

Следовательно, распределение комплекса плотности тока в шине определяется из закона Ома в дифференциальной форме

С учетом этого при заданном комплексе тока шины можно определить значение Е на поверхности шины

Комплексный коэффициент α можно представить в виде

Величина обратная k называется глубина проникновения поля в проводник

Читайте также: Шина данных процессора fsb

Глубина проникновения оценивает расстояние от поверхности проводника, при котором значения векторов поля ( Е, Н. δ) уменьшаются в е раз.

Ниже приводятся графики распределения величины действующего значения плотности тока а шине прямоугольного сечения приразличных значениях частоты тока. Значения, соответствующие плотности тока в точке глубины проникновения отмечены прямыми линиями.

Расчеты проведены при следующих данных для медной шины:

I_m=14.1 A, 2d= 2 см, b=10 см .

Как видно из графиков с увеличением частоты ток вытесняется к поверхности проводника и может оказаться, что в серединной части шины ток вообще отсутствует. Можно сделать вывод, что поверхностный эффект при водит к уменьшению реального сечения провода по которому течет ток, то есть увеличивает активное сопротивление проводника по сравнению с его сопротивлением в режиме постоянного тока.

Видео:Электромагнитная экранировка. Модель скин-эффектаСкачать

5.5. Электрический поверхностный эффект в плоской шине. Эффект близости

Рассмотрим явление поверхностного эффекта при прохождении переменного синусоидального тока частотой w вдоль пластины (шины) (рис. 5.7). Предположим, что обратная шина (обратный проводник) находится настолько далеко, что влиянием магнитного потока, вызванного током в ней, на распределение тока в исследуемой шине можно пренебречь.

В этом случае поле внутри пластины определяется по формулам:

Сопротивление единицы длины шины

Здесь – комплексные амплитуды напряженности электрического и магнитного поля на поверхности шины (z = 0).

На рис. 5.8 приведены кривые B_m/B_me и E_m/E_me в функции от z для следующих параметров: m = 1000m₀; g = 10 7 См/м; f = 500 Гц; d = 2 мм. Эти зависимости определяются формулами:

Как видно из рисунка, неравномерность распределения напряженности электрического поля (а значит, и плотности тока) довольно значительная. Так, напряженность поля в середине шины почти в десять раз меньше, чем на поверхности. В этом и заключается электрический поверхностный эффект.

Если в непосредственной близости друг от друга расположено несколько проводников с переменными токами и каждый из них находится не только в собственном переменном магнитном поле, но и в магнитном поле других проводников, то распределение в каждом проводнике будет несколько отличаться от того, которое имело бы место, если бы этот проводник был уединен. Этот эффект носит наименование эффекта близости. Он приводит к дополнительному увеличению активного сопротивления проводников.

В случае двухпроводной линии передачи, в проводах которой токи протекают в противоположных направлениях, эффект близости приводит к тому, что плотность тока на сторонах проводников, обращенных друг к другу, оказывается большей, чем на противоположных сторонах.

Читайте также: Шина медная шмт 3х20х4000 мм м1 гост 434 78

В качестве иллюстрации рассмотрим двухпроводную линию в виде двух параллельных близко расположенных плоских шин (рис. 5.9), по которым протекает в противоположных направлениях синусоидальный ток.

Видео:ЭФФЕКТ БАРНУМА и другие баги мышления [КОГНИТИВНЫЕ ИСКАЖЕНИЯ]Скачать

Прохождение переменного тока по плоской шине (электрический поверхностный эффект)

Видео:НАРУШЕНИЕ СНА: что делать ► ТОП 11 способов поднять уровень мелатонина! ☝️Скачать

Прохождение переменного тока по плоской шине (электрический поверхностный эффект)

Прохождение переменного тока по плоской ванне (электрический поверхностный эффект). Рассмотрим вопросы, связанные с предыдущей проблемой.

• Вместо переменного магнитного потока он индуцирует переменный ток вдоль шины. На рисунке показано положительное направление тока и положение осей в декартовой системе координат. 474. Согласно закону полного тока,

напряженность магнитного поля на поверхности шины может быть определена. Людмила Фирмаль

В этой задаче h> 2a, как и в предыдущем примере, поэтому при расчете Людмила Фирмаль

Вторая кривая показана на том же рисунке и показывает зависимость коэффициента плотности тока от r. Вы можете видеть, что кривая 473 на рисунке 475, график изменения E и H из-за электрических и магнитных поверхностных эффектов, кажется, меняет местоположение. Чем толще ванна, тем больше y, p и co, и тем сильнее поверхностный эффект.

Другими словами, распределение плотности тока по сечению шины неоднородно. Если частота с очень высока, можно обнаружить, что ток течет только через тонкий поверхностный слой шины. Если шина тонкая и частота относительно низкая, поверхностный эффект будет незначительным.

Рассмотрим числовой пример. Медные шины высотой h = 2 см и толщиной 2a = 0,1 см имеют Y = 5,6 • 107 olg1 • lg1. | lg = 1. Потоки AC / -10 A, угловая частота = 105 рад / с. Вам необходимо определить, сколько раз плотность тока на краю шины превышает плотность тока, соответствующую равномерному распределению (если отсутствует поверхностный эффект).

Определить k = 1870 л / л, k = 1870.0.0005 = 0,935, 2La = 1,87. Является ли плотность тока на поверхности шины O = p, 2L th pa ih pl-sh2 ^ Q4- / sin2Z? Fl 3,167 -f- / 0,956

Образовательный сайт для студентов и школьников

Копирование материалов сайта возможно только с указанием активной ссылки «www.lfirmal.com» в качестве источника.

© Фирмаль Людмила Анатольевна — официальный сайт преподавателя математического факультета Дальневосточного государственного физико-технического института

• Свежие записи
  • Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов
  • Скрипят амортизаторы на машине что делать
  • Из чего состоит стойка амортизатора передняя
  • Чем стянуть пружину амортизатора без стяжек
  • Для чего нужны амортизаторы в автомобиле

  
  

  источники:

  https://fasad-adelante.ru/poverhnostnyy-effekt-v-shinah

  🌟 Видео

  Крауроз или зуд в интимной зонеСкачать

  

  Один СЕКРЕТ, после чего прыщи уходят навсегдаСкачать

  

  ПРИНЦИП БЛИЗОСТИ В UI ДИЗАЙНЕ // ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ДИЗАЙНА // ВЕБ-ДИЗАЙНСкачать

  

  "Гроб Магомеда"Скачать

  

  Делаю ЭТО каждый день - 3 простых упражнения для красоты и молодости лицаСкачать

  

  Фрейминг Когнитивные искажения и манипуляцииСкачать

  

  Михаил Агеев – о биоэнергетике, тёмном служении и влиянии сущностей на людей │ Контроль тенейСкачать

  

  Верни оргазмичность и удовольтсвие в близость. Онлайн Терапия. Для Женщин.Скачать

  

  3 главные причины проблем с эмоциями. Как избавиться от тяжелых эмоций. Эмоциональная Свобода (ЭС#1)Скачать

  

  Когнитивные искажения #96. Как работают Астрология и Гороскопы или эффект Барнума-Форера.Скачать

  

  🔴 Круги близости, ответственности и влияния. Права и обязанности. Лекция №8 для созависимых | МюррейСкачать

  

  Земля в печатных платах | ЭкспериментыСкачать

  

  Эмоциональная и физическая близость в отношениях с мужчиной. Это должна знать каждая женщина!Скачать

  

  Импринтинг. Эффект первого впечатления. Величко М.В.Скачать

  

  Сварка трубы током высокой частотыСкачать

  

  Секс глазами мужчины. 18+. Как наладить интимную близость? Советы психолога. Психология отношений.Скачать