Ефект шкіри

Нерівномірний розподіл електричного струмунад поверхнею або шкірою провідника, що несе a.c, називається шкірним ефектом. Іншими словами, концентрація заряду більш близька до поверхні порівняно з ядром провідника. Омічний опір провідника збільшується за рахунок концентрації струму на поверхні провідника.

Ефект шкіри зростає зі збільшеннямчастоти. При низькій частоті, наприклад 50 Гц, спостерігається невелике збільшення щільності струму поблизу поверхні провідника; але на високих частотах, таких як радіочастота, практично весь струм протікає на поверхні провідника. Якщо d.c струм (частота = 0) передається в провіднику, струм рівномірно розподіляється по поперечному перерізу провідників.

Чому виникає ефект шкіри?

Розглянемо, що провідник складається з aкількість концентричних циліндрів. Коли a.c передається в провіднику, магнітний потік індукує в ньому. Магнітний потік, що зв'язує циліндричний елемент поблизу центру, більший, ніж той, що з'єднує інший циліндричний елемент поблизу поверхні провідника. Це пов'язано з тим, що центральний циліндричний елемент оточений як внутрішнім, так і зовнішнім потоком, тоді як зовнішній циліндричний елемент оточений тільки зовнішнім потоком.

Самоіндукція у внутрішній циліндричнійЕлемент більше і, отже, буде пропонувати більший індуктивний опір, ніж зовнішній циліндричний елемент. Ця різниця в індуктивному опору дає тенденцію до того, щоб струм концентрувався до поверхні або шкіри провідника.

Щільність струму є максимальною на поверхніпровідник і мінімум в центрі провідника. Ефект еквівалентний зменшенню площі поперечного перерізу провідника і, отже, збільшується ефективний опір провідника.

Фактори, що впливають на шкірний ефект

1. Частота - Ефект шкіри збільшується зі збільшенням частоти.
2. Діаметр - Збільшується зі збільшенням діаметра провідника.
3. Форма провідника - Ефект шкіри більше в твердому провіднику і менше в багатожильному провіднику, оскільки площа поверхні твердого провідника більше.
4. Тип матеріалу - Ефект шкіри збільшується зі збільшенням проникності матеріалу (проникність - здатність матеріалу підтримувати формування магнітного поля).

Точки до пам'яті

1. Ефект Skin є незначним, якщо частота менша за 50 Гц, а діаметр провідника менше 1 см.
2. У багатожильних провідниках типу ACSR (алюмінійПровідник сталевий посилений) струм протікає переважно у зовнішньому шарі, виконаному з алюмінію, тоді як сталь поблизу центру не несе струму і дає високу міцність на розрив провіднику. Концентрація струму поблизу поверхні дозволила використовувати провідник ACSR.