表面効果と近接効果

直流に対する導体の抵抗は、よく知られた公式 ro =ρl / S によって決まります。

この抵抗は、定電流 IО と電力 PO の大きさを知ることによっても決定できます。

ro = PO / AzO2

交流回路では、同じ導体の抵抗 r が定電流抵抗よりも大きいことがわかります: r> rО

この抵抗 r は、直流抵抗 r0 と対照的に、アクティブ抵抗と呼ばれます。ワイヤ抵抗の増加は、交流ではワイヤ断面の異なる点で電流密度が同じではないという事実によって説明されます。導体表面があり、電流密度は直流よりも高く、中心は小さくなります。

高周波では凹凸が急激に現れ、導体断面の中心純度の高い部分では電流密度が実質的にゼロになり、電流は表層のみを通過するため、この現象は表面効果と呼ばれます。

したがって、表面効果により、電流が流れる導体の断面積（活性断面積）が減少し、その結果、直流抵抗と比較してその抵抗が増加します。

表面効果の原因を説明するには、同じ断面の多数の基本導体が互いに近接して同心円状に配置された円筒形導体 (図 1) を想像してください。

これらのワイヤの直流に対する抵抗は、式 ρl / S で求められ、同じになります。

米。 1. 円筒導体の磁場。

交流電流は各ワイヤの周囲に交流磁場を生成します (図 1)。明らかに、軸に近い位置にある基本導体は大きな磁束表面導体で囲まれているため、前者のインダクタンスと誘導リアクタンスは後者よりも高くなります。

軸に沿って配置された長さ l の基本ワイヤの端と表面に同じ電圧がかかると、最初のワイヤの電流密度は 2 番目のワイヤの電流密度よりも小さくなります。

導体の軸に沿った電流密度と導体の外周に沿った電流密度の差vは、導体の直径d、材料の導電率γ、材料の透磁率μ、およびAC周波数の増加とともに増加します。

導体のアクティブ抵抗 r とその抵抗 at の比。直流 rО は表皮効果係数と呼ばれ、文字 ξ (xi) で表されます。したがって、係数 ξ は図のグラフから決定できます。図 2 は、積 d と √γμμое に対する ξ の依存性を示しています。

米。 2. 表皮効果係数を求めるためのチャート。

この積を計算する場合、d は cm、γ — 1 / ohm-cm、μo — v gn/cm、f = Hz で表す必要があります。

例。周波数 f = 150 Hz、直径 d = 11.3 mm (S = 100 mm2) の銅導体について、表皮効果の係数を決定する必要があります。

よくできた。

図のグラフによると。 2 ξ = 1.03 であることがわかります。

導体内の電流密度の不均一は、隣接する導体の電流の影響によっても発生します。この現象は近接効果と呼ばれます。

2 つの平行な導体における同じ方向の電流の磁場を考慮すると、互いに最も遠い異なる導体に属する基本導体が最小の磁束で接続されていることが簡単にわかります。したがって、それらの導体の電流密度は小さくなります。が最高です。平行ワイヤの電流の方向が異なる場合、互いに最も近い異なるワイヤに属する基本ワイヤで高い電流密度が観察されることがわかります。