/ / Skin Effect

ผลกระทบทางผิวหนัง

การกระจายของกระแสไฟฟ้าที่ไม่สม่ำเสมอเหนือพื้นผิวหรือผิวหนังของตัวนำที่ถือ a.c เรียกว่าเอฟเฟกต์ผิว กล่าวอีกนัยหนึ่งความเข้มข้นของประจุไฟฟ้าอยู่ใกล้ผิวมากกว่าเมื่อเทียบกับแกนกลางของตัวนำ ความต้านทานโอห์มมิกของตัวนำนั้นเพิ่มขึ้นเนื่องจากความเข้มข้นของกระแสบนพื้นผิวของตัวนำ

ผลกระทบของผิวจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของความถี่. ที่ความถี่ต่ำเช่น 50Hz มีความหนาแน่นกระแสเพิ่มขึ้นเล็กน้อยใกล้พื้นผิวของตัวนำ แต่ที่ความถี่สูงเช่นความถี่วิทยุจริง ๆ แล้วกระแสทั้งหมดไหลบนพื้นผิวของตัวนำ ถ้า d.c ปัจจุบัน (ความถี่ = 0) ถูกส่งผ่านในตัวนำตัวนำกระแสจะถูกกระจายอย่างสม่ำเสมอไปทั่วหน้าตัดของตัวนำ

ผิวผล

ทำไมผิวจึงเกิดผล?

ให้เราพิจารณาตัวนำที่ถูกสร้างขึ้นจากจำนวนกระบอกสูบศูนย์กลาง เมื่อ a.c ถูกส่งผ่านในตัวนำฟลักซ์แม่เหล็กจะเกิดขึ้น ฟลักซ์แม่เหล็กที่เชื่อมกับองค์ประกอบทรงกระบอกที่อยู่ใกล้กับศูนย์กลางนั้นยิ่งใหญ่กว่าการเชื่อมโยงองค์ประกอบทรงกระบอกอื่นใกล้กับพื้นผิวของตัวนำ นี่คือสาเหตุที่ความจริงที่ว่าองค์ประกอบศูนย์กลางทรงกระบอกถูกล้อมรอบด้วยทั้งภายในและภายนอกไหลในขณะที่องค์ประกอบทรงกระบอกภายนอกล้อมรอบด้วยไหลภายนอกเท่านั้น

การเหนี่ยวนำตนเองในทรงกระบอกด้านในองค์ประกอบมีมากขึ้นและดังนั้นจะให้ปฏิกิริยาทางอุปนัยที่ยิ่งใหญ่กว่าองค์ประกอบทรงกระบอกด้านนอก ความแตกต่างในปฏิกิริยาทางอุปนัยนี้ทำให้กระแสมีแนวโน้มที่จะมีสมาธิต่อพื้นผิวหรือผิวหนังของตัวนำ

ความหนาแน่นกระแสสูงสุดที่ผิวของตัวนำและค่าต่ำสุดที่ศูนย์กลางของตัวนำ ผลกระทบนั้นเทียบเท่ากับการลดพื้นที่หน้าตัดของตัวนำและดังนั้นความต้านทานที่มีประสิทธิภาพของตัวนำจะเพิ่มขึ้น

ปัจจัยที่มีผลกระทบต่อผิว

  1. ความถี่ - ผลกระทบทางผิวหนังเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของความถี่
  2. เส้นผ่าศูนย์กลาง - เพิ่มขึ้นเมื่อขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำเพิ่มขึ้น
  3. รูปร่างของตัวนำ - เอฟเฟ็กต์ผิวมีมากขึ้นในตัวนำที่เป็นของแข็งและน้อยกว่าในตัวนำตีเกลียว
  4. ประเภทของวัสดุ - ผลกระทบทางผิวหนังเพิ่มขึ้นพร้อมกับการเพิ่มขึ้นของการซึมผ่านของวัสดุ (การซึมผ่านคือความสามารถของวัสดุเพื่อรองรับการก่อตัวของสนามแม่เหล็ก)

จุดต่อการจำ

  1. เอฟเฟกต์ทางผิวหนังนั้นเล็กน้อยถ้าความถี่น้อยกว่า 50Hz และเส้นผ่านศูนย์กลางของตัวนำน้อยกว่า 1 ซม.
  2. ในตัวนำที่ควั่นเช่น ACSR (อะลูมิเนียม)ตัวนำเหล็กเสริม) กระแสไฟฟ้าส่วนใหญ่อยู่ในชั้นนอกทำจากอลูมิเนียมในขณะที่เหล็กที่อยู่ใกล้กับศูนย์กลางไม่มีกระแสไฟฟ้าและให้ความต้านทานแรงดึงสูงแก่ตัวนำ ความเข้มข้นของกระแสไฟฟ้าที่อยู่ใกล้พื้นผิวทำให้สามารถใช้ตัวนำ ACSR ได้
อ่านเพิ่มเติม: