Efeito de superfície e efeito de proximidade

A resistência do condutor à corrente contínua é determinada pela conhecida fórmula ro =ρl / S.

Essa resistência também pode ser determinada conhecendo a magnitude da corrente constante IО e a potência PO:

ro = PO / AzO2

Acontece que em um circuito de corrente alternada, a resistência r do mesmo condutor é maior que a resistência constantecorrente: r> rО

Esta resistência r em contraste com a resistência de corrente contínua rO e é chamada de resistência ativa. O aumento da resistência do fio é explicado pelo fato de que, com corrente alternada, a densidade de corrente não é a mesma em diferentes pontos da seção transversal do fio. Tenho superfícies condutoras, a densidade de corrente é maior do que com corrente contínua e o centro é menor.

Em alta frequência, as irregularidades aparecem com tanta nitidez que a densidade de corrente em uma pureza central significativa da seção transversal do condutor é praticamente zero., a corrente passa apenas na camada superficial, por isso esse fenômeno é chamado de efeito de superfície.

Assim, o efeito de superfície leva a uma redução da seção transversal do condutor através do qual a corrente flui (seção ativa) e, portanto, a um aumento de sua resistência em relação à resistência de corrente contínua.

Para explicar a causa do efeito de superfície, imagine um condutor cilíndrico (Fig. 1), constituído por um grande número de condutores elementares da mesma seção transversal, próximos uns dos outros e dispostos em camadas concêntricas.

As resistências desses fios à corrente contínua, encontradas pela fórmula ρl/S serão as mesmas.

Arroz. 1. O campo magnético de um condutor cilíndrico.

Uma corrente elétrica alternada cria um campo magnético alternado ao redor de cada fio (Fig. 1). Obviamente, o condutor elementar localizado mais próximo ao eixo é circundado por um grande condutor de superfície de fluxo magnético, portanto o primeiro tem uma indutância e reatância indutiva maiores que o segundo.

Com a mesma tensão nas extremidades dos fios elementares de comprimento l localizados ao longo do eixo e na superfície, a densidade de corrente no primeiro é menor que no segundo.

A diferença v a densidade de corrente ao longo do eixo e ao longo da periferia do condutor aumenta com o aumento do diâmetro do condutor d, a condutividade do material γ, a permeabilidade magnética do material μ e a frequência AC.

A relação entre a resistência ativa de um condutor r e sua resistência at. a corrente contínua rО é chamada de coeficiente de efeito de pele e é denotada pela letra ξ (xi), portanto, o coeficiente ξ pode ser determinado a partir do gráfico na fig. 2, que mostra a dependência de ξ do produto d e √γμμое.

Arroz. 2. Tabela para determinação do coeficiente de efeito de pele.

Ao calcular este produto, d deve ser expresso em cm, γ — em 1 / ohm-cm, μo — v gn/ cm ef = em Hz.

Um exemplo. É necessário determinar o coeficiente do efeito pelicular pois sou um condutor de cobre com diâmetro d= 11,3 mm (S = 100 mm2) a uma frequência de f = 150 Hz.

Bom trabalho.

De acordo com o gráfico da fig. 2 encontramos ξ = 1,03

Densidade de corrente desigual em um condutor também ocorre devido à influência de correntes em condutores vizinhos. Esse fenômeno é chamado de efeito de proximidade.

Considerando o campo magnético de correntes na mesma direção em dois condutores paralelos, é fácil mostrar que os condutores elementares pertencentes a condutores diferentes, mais distantes um do outro, estão conectados com o menor fluxo magnético, portanto a densidade de corrente neles é o mais alto. Se as correntes em fios paralelos tiverem direções diferentes, pode-se mostrar que uma alta densidade de corrente é observada nos fios elementares pertencentes a fios diferentes que estão mais próximos um do outro.