Поверхностный (скин-эффект) в проводнике > Флэтора
Золотая квартира    

Поверхностный (скин-эффект) в проводнике

cdcaed2a Источник: Смотрите http://www.babybanz.ru пляжная обувь для детей.

Содержание

Каждый опытный электротехник знает, что распределение плотности тока в проводнике нелинейно. Чем ближе к центральной оси, тем меньше амплитуда сигнала. При высокой частоте для корректного расчета вполне достаточно учитывать прохождение волн через определенный поверхностный слой. Это явление, скин эффект, способно выполнять полезные функции. Для успешного применения на практике, кроме общей теории, нужно изучить методику вычислений.

На основе скин эффекта создают экономичные системы обогрева трубопроводов

Объяснение поверхностного эффекта

Следует подчеркнуть одинаковую плотность тока при подключении проводника к источнику питания с постоянным напряжением. Однако ситуация изменяется при прохождении волнового сигнала.

Распределение плотности тока в проводнике

Физическая картина возникновения

Для объяснения причин явления можно использовать вторую часть пояснительной картинки выше. В графической форме показаны силовые воздействия, которые образуются переменным полем. Электрическая составляющая (Е) направлена противоположно току (I), что объясняет возникающее сопротивление и соответствующее уменьшение амплитуды. По мере приближения к поверхности будет проявляться обратный эффект. Он вызван совпадением векторов напряженностей.

Уравнение, описывающее скин-эффект

Для выражения амплитуды через плотность тока берут определяющие соотношения из классических уравнений закона Ома и формул Максвелла.  Дифференциалом по заданному временному интервалу можно вычислить значения магнитной и электрической компонент поля. В упрощенном виде рассматривают бесконечный проводящий образец, созданный из однородного материала.

Формула определения частоты среза диаметра проводника

Эффект Холла

Для практических вычислений отдельными незначительными факторами пренебрегают. Например, чтобы определить частоту среза (Fср), цепь радиотехнического устройства рассчитывают по диаметру (D) соответствующего проводника. В формулу добавляют важнейшую характеристику определенного материала – удельное сопротивление (Rу) или проводимость (Sу). Зависимость отмеченных параметров показывает следующее выражение:

Fср = 4/ (π*μ*Sу*D2),

где μ – постоянная величина (μ = 4* Sу*10-7 Генри на метр).

Глубина проникновения

От чего зависит индуктивность

Аналогичным образом, в упрощенном виде, можно рассчитать критичное расстояние от поверхности. Подразумевается, что в соответствующей области плотность тока уменьшается до минимальной значимой величины (-8,69 дБ, по сравнению с номиналом). Этот параметр (Dпр) называют глубиной проникновения. Для вычислений применяют формулу:

Dпр = √( Sу/( π*μ*f)), где f – частота сигнала.

Толщина скин-слоя

Индуктивность проводника

Из рассмотренного в предыдущем разделе определения понятна обратная зависимость плотности тока от частоты сигнала. Следующая таблица демонстрирует наглядно «активный» слой медного проводника. При многократном уменьшении энергетического потока в глубине на определенном уровне нецелесообразно применение толстых линий электропередач.

ПараметрЗначения
Частота сигнала, Гц506010 000100 0001 000 000
Толщина скин слоя, мм 9,348,530,660,210,067

В первых двух столбцах приведены значения для стандартных сетей переменного тока. Эти данные демонстрируют, что сравнительно незначительное изменение частоты (10 Гц) делает бесполезным 1,62 мм диаметра проводника (медь). Нетрудно вычислить значительную экономию при создании длинной линии после соответствующей оптимизации параметров сигнала. Следует не забывать, что каждый металл отличается глубиной эффективного слоя. Какой выбрать вариант, будет понятно после тщательного изучения целевого назначения конструкции.

Аномальный скин-эффект

Внимательное изучение явления позволяет сделать несколько важных выводов. Как показано на конкретных примерах, скин слой отличается небольшой глубиной. Однако соответствующее расстояние намного меньше средних значений свободного пробега заряженных частиц. Следует не забывать, что на соответствующее перемещение нужно затратить определенную энергию. Преодоление электрического сопротивления материала сопровождается нагревом.

Если снижать температуру, проводимость увеличится. Одновременно станет больше свободный пробег, и уменьшится толщина рассматриваемой части проводника. При определенном уровне стандартный механизм волновых взаимодействий станет ничтожным. Аномальный скин эффект – это изменение размеров слоя, в котором обеспечивается достаточно высокая для практического использования плотность тока.

Применение

Поверхностный эффект позволяет обеспечить локальный нагрев части проводника при пропускании переменного тока. Этот принцип используют, чтобы обогреть трубопровод в зимний период. Правильное применение технологии подразумевает следующие преимущества:

  • отсутствие сопроводительных контрольных и функциональных устройств;
  • практически неограниченная длина трассы;
  • возможность безопасного применения высоких температур.

Частотное распределение плотности токов используют для передачи информационных сигналов по силовым линиям электропередач. При достаточном уменьшении длины волны близость центральной части проводника не будет помехой. Модулированная СВЧ составляющая проходит в поверхностном слое. Для создания пакетов данных и расшифровки применяют специальные кодирующие (декодирующие) устройства.

К сведению. Подобные механизмы используют в нефтяной отрасли для оценки продуктивности скважины. Скин фактор определяет сопротивление перемещению жидкости в близкой технологическому отверстию области пласта. По этому параметру делают оценку реального объема добычи, по сравнению с идеальными условиями.

Учёт эффекта в технике и борьба с ним

Это явление оказывает заметное влияние по мере увеличения частоты сигнала. Следует учитывать скин эффект при проектировании схем с переменными (импульсными) токами. В частности, делают коррекцию расчета катушки фильтра, колебательного контура, трансформатора.

Типовые способы решения обозначенных проблем:

  • уменьшение толщины проводника;
  • создание полых конструкций;
  • образование поверхностного слоя из металла с лучшей проводимостью;
  • устранение неровностей;
  • плетение из нескольких изолированных жил.

К сведению. Радикальное устранение вредных явлений организуют с помощью передачи электроэнергии постоянным током.

Способы подавления скин эффекта

Перечисленные методики имеют особое значение при работе с высокочастотными радиосигналами. В частности, для улучшения проводимости поверхностный слой создают из серебра, платины, других благородных металлов. Следующие рекомендации применяют на практике при создании качественной аудио аппаратуры:

  • для пропускания сигналов используют тонкие (0,25-0,35 мм) жилы;
  • плетением кабеля устраняют значительные искажения силовых линий магнитного поля;
  • надежной изоляцией предотвращают окисление меди;
  • проверяют наличие поблизости других линий, способных оказывать вредное взаимное влияние.
Оптоволоконная линия связи

При переходе в СВЧ диапазон сигналы передают по волноводам. Устраняют возможные негативные проявления с помощью передачи данных сигналами в оптическом диапазоне.

Видео



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:


Вакуумные выключатели: принцип действия, плюсы и минусы, выбор

Вакуумные выключатели: принцип действия, плюсы и минусы, выбор Принцип действия вакуумного выключателя, его конструктивные особенности, преимущества и недостатки, а также критерии правильного выбора....

29 11 2021 7:22:16

О видах поражения электротоком человека: влияние электрического тока на организм

О видах поражения электротоком человека: влияние электрического тока на организм Действие тока на организм: термическое, химическое, биологическое и механическое воздействие электротока на человека. Классификация поражения током. Первая помощь при поражении электрическим током....

29 11 2021 14:53:40

Технические характеристики и свойства конденсатора 2A-104-J

Конденсатор 2A-104-J. Общая информация, эксплуатационные и предельные параметры конденсаторов 2A104J. Особенности применения конденсатора 2A 104 J. Плёночные конденсаторы с диэлектриком из полиэтилентерефталата....

29 11 2021 0:22:31

Изготовление усилителя сигнала телевизионных антенн: улучшение приема своими руками

Изготовление усилителя сигнала телевизионных антенн: улучшение приема своими руками Как усилить сигнал: применение антенн активного типа. Классификация Т В усилителей: широкополосные, многодиапазонные и диапазонные. Изготовление усилителя сигнала телевизионных антенн: улучшение приема телевизора своими руками...

29 11 2021 8:34:46

Сколько телевизоров можно подключить к одной антенне или на один кабель

Сколько телевизоров можно подключить к одной антенне или на один кабель Как подключить два телевизора к одной антенне: виды подключения к активной или пассивной антенне. Сколько телевизоров можно подключить к одной антенне. Можно ли к активной антенне подключить усилитель....

29 11 2021 7:56:58

Расчет потребляемой мощности электроприбора

Расчет потребляемой мощности электроприбора Рассмотрим два простых способа расчета потребляемой мощности электроприборов. Этот навык полезен для отслеживания потребляемой энергии....

29 11 2021 13:33:46

Сопротивление изоляции: методика измерения, используемые приборы

Сопротивление изоляции: методика измерения, используемые приборы Запас прочности кабеля определяется сопротивлением изоляции поэтому важно своевременно проводить проверку с помощью специальных средств....

29 11 2021 14:51:50

Электротехника: основы, понятия, положения и определения

Основные понятия электротехники. Круг вопросов, рассматриваемых в большинстве курсов по электротехнике. Определения электромагнетизма, переменного тока и электрических машин (электродвигатели и генераторы)....

29 11 2021 5:40:33

Солнечная батарея: подключение внешних аккумуляторов

Солнечная батарея: подключение внешних аккумуляторов Особенности подключения аккумуляторов к солнечным батареям. Как рассчитать основные параметры А К Б для солнечных батарей. Основные виды аккумуляторных батарей для гелиосистем. Гелиосистема с AGM-накопителями....

29 11 2021 14:29:39

Расчет вектора магнитных индукций: связь магнитного потока и ВМИ

Расчет вектора магнитных индукций: связь магнитного потока и ВМИ Определение магнитного поля. Наглядное отображение линий (векторов) магнитной индукции. Магнитная индукция: определение вектора (направления) и сил взаимодействия катушек с электротоком по формуле. Определение магнитных потоков....

29 11 2021 15:31:37

О цветовой температуре светодиодных ламп: таблица цветности, маркировки изделий

О цветовой температуре светодиодных ламп: таблица цветности, маркировки изделий Цветовая температура светодиодных ламп: определения, условные обозначения, влияние на зрение человека. О цветовой температуре светодиодных ламп: таблица цветности, маркировки изделий. Что такое теплый и холодный свет....

29 11 2021 7:20:19

Инженер-электрик: профессия для специалиста по электрике

Инженер-электрик: профессия для специалиста по электрике Ка называется профессия специалиста по электрике? Инженер-электрик. Где обучают: в колледже или техникуме? Как получить образование по специальности электрика. Высшее образование....

29 11 2021 14:22:51

Способы крепления каналов для кабеля: установка кабель-канала в бетонной стене

Назначение и достоинства кабельных каналов для размещения проводки. Виды кабель-каналов. Настенные П В Х короба жёсткого типа. Инструментарий, необходимый для прокладки кабель-канала. Виниловый кабель канал....

29 11 2021 15:21:25

О комиссиях по проверке знаний по электробезопасности на предприятиях

О комиссиях по проверке знаний по электробезопасности на предприятиях Формирование аттестационных комиссий при образовательных центрах и на предприятиях с энергоустановками. Состав аттестационной комиссии по проверке знаний по электробезопасности на предприятии....

29 11 2021 22:25:39

Как сделать бензогенератор своими руками: принцип работы самодельного бензогенератора

Как сделать бензогенератор своими руками: принцип работы самодельного бензогенератора Устройство и принцип работы устройства бензогенератор. Выбор комплектующих для изготовления бензогенератор своими руками. Сопряжение двигателя и генератора. Сборка конструкции и регулировка устройства....

29 11 2021 2:36:35

Сенсорный выключатель: принцип действия, схема подключения

Сенсорный выключатель: принцип действия, схема подключения Принцип действия сенсорных выключателей, их применение и типы. Схемы на полупроводниковых приборах. Преимущество эксплуатации таких выключателей....

29 11 2021 10:32:51

Вопрос - Ответ

Вопрос - Ответ Профессионал электрик с большим опытом работы в разных сферах электромонтажа и электроэнергетики отвечает на вопросы пользователей....

29 11 2021 15:18:35

Формула активного сопротивления в цепи переменного тока

Сопротивление с активным свойством в цепи переменного тока. Характеристики потерь. Формула активного сопротивления в цепи переменного тока. Треугольник сопротивлений. Особенности реактивного сопротивления....

29 11 2021 0:34:20

Электрические станции и сети: правила технической эксплуатации

Организационные вопросы, которым придается большое значение при эксплуатации и обслуживании электроустановок в рамках П Т Э. Сдача энергетических объектов в эксплуатацию. Электрические станции и сети: правила технической эксплуатации....

29 11 2021 1:50:23

Подключение УЗО, его разновидности и принцип работы

Подключение УЗО, его разновидности и принцип работы Правила установки устройства защиты. Подключение У З О, подключение У З О с заземлением. Как установить У З О без ошибок....

29 11 2021 11:54:44

Механическая мощность: формула, мгновенный и средний расчет силы

Механическая мощность: формула, мгновенный и средний расчет силы Разные виды мощности и единицы измерения мощностей. Механическая мощность: формула, мгновенный и средний расчет силы. Что называется механической мощностью. Приборы для измерения мощности....

29 11 2021 7:33:51

Формула расчета частоты вращений

Формула расчета частоты вращений Частота вращения: формула. Синхронные и асинхронные электромашины. Синхронная скорость и скольжение. Расчет и регулировка частоты вращений. Номинальная скорость вращения в двигателях постоянного тока....

29 11 2021 11:44:33

Принцип работы терморезистора и что такое термосопротивление

Принцип работы терморезистора и что такое термосопротивление Принцип действия терморезистора. Виды и особенности конструкции терморезисторов, технические характеристики. Отличие позисторов от термисторов. Терморезистор: области применения, преимущества и недостатки....

29 11 2021 2:45:48

Заглушка для розетки: виды, как выбрать и как сделать самому

Заглушка для розетки: виды, как выбрать и как сделать самому Заглушки для детей, их виды и модификации. Как сделать правильный выбор и как изготовить простейший вид заглушки своими руками....

29 11 2021 5:30:18

Как обозначаются конденсаторы на схемах: основные параметры и емкость

Обозначение конденсаторов на схеме. Технологическое подразделение конденсаторов на типы: электростатические, электролитические, двуслойные изделия. Конденсаторы с постоянной емкостью. Код номера конденсатора....

29 11 2021 0:53:34

Зарядные устройства для шуруповертов на 12 и 18 вольт своими руками

Зарядные устройства для шуруповертов на 12 и 18 вольт своими руками Зарядное устройство аккумуляторов шуруповерта. Разновидности устройств для зарядки батарей. Дополнительные функции устройств для зарядки. Ремонт и модернизация зарядных приборов своими руками. Форм фактор, совместимость....

29 11 2021 23:37:19

Лампа накаливания: устройство, классификация, мощность, обозначение

Лампа накаливания: устройство, классификация, мощность, обозначение Лампы накаливания широко используемые в быту и промышленности. Они различаются по конструкции, мощности, световой отдаче и дизайну....

29 11 2021 18:49:19

Кабельные гермовводы: назначение, размеры и классификация

Основное назначение и применение кабельных гермовводов. Конструктивные особенности сальника кабеля. Основные критерии выбора кабельного гермоввода. Кабельные гермовводы (сальники): типы и классификация....

29 11 2021 20:56:25

Инструмент для монтажа и ремонта электрики - собираем сумку электрика

Инструмент для монтажа и ремонта электрики - собираем сумку электрика Любая работа требует высококачественного инструмента. Мы расскажем вам о лучших инструментах для электрика, которые помогут вам в самой сложной ситуации!...

29 11 2021 18:38:52

УЗИП (молниезащита) - принцип действия, классификация

УЗИП (молниезащита) - принцип действия, классификация Что это такое У З И П ( Устройство для защиты от импульсных перенапряжений) ? Активная молниезащита. Молниезащита зданий. Расчет молниезащиты....

29 11 2021 9:50:17

Декоративные светильники: характеристика устройств, классификация

Декоративные светильники: характеристика устройств, классификация Дизайнерские напольные и встраиваемые светильники в стиле ретро. Основные виды устройств и принцип работы. Главные правила и рекомендации по выбору, фото....

29 11 2021 8:23:27

Бактерицидная лампа: классификация, выбор, применение

Бактерицидная лампа: классификация, выбор, применение Бактерицидные лампы – источники освещения, позволяющие очистить воздух помещения и воду от бактерий различного происхождения....

29 11 2021 15:51:37

Снимаем показания счетчика - инструкция

Снимаем показания счетчика - инструкция Чтобы передать показания счетчика электроэнергии поставщику электроэнергии их нужно записать, этим мы и займемся в нашей статье....

29 11 2021 21:43:14

Разветвители для телевизионного кабеля: какие бывают

Разветвители для телевизионного кабеля: какие бывают Какие разветвители для Т В антенны лучше использовать для разделения сигнала на 2, 3 и 4 телевизора. Что такое тройник для телевизионной антенны. Как правильно выбрать краб для антенны для телевизора. Принцип работы сплиттера для спутниковой антенны....

29 11 2021 21:27:44

О ремонте светодиодных ламп: как разобрать лампочку и отремонтировать драйвер

О ремонте светодиодных ламп: как разобрать лампочку и отремонтировать драйвер Конструкция и принцип работы светодиодных ламп. Определение неисправности и разборка. Проверка светодиода. Ремонт светодиодной лампы: необходимые инструменты и материалы. О ремонте светодиодных люстр....

29 11 2021 6:49:54

Как разобрать лампочки для ремонта: демонтаж цоколя светодиодной лампы

Как разобрать лампочки для ремонта: демонтаж цоколя светодиодной лампы Конструкция лампочек накаливания и светодиодных источников освещения. Методы отделения цоколей разных ламп. Дальнейшее применение колб и цоколей. Ремонт светодиодной лампы. Декоративное применение колбы лампы накаливания....

29 11 2021 5:25:13

О магнитных антеннах из коаксиального кабеля: изготовление рамочной антенны своими руками

О магнитных антеннах из коаксиального кабеля: изготовление рамочной антенны своими руками Как изготовить рамочную магнитную антенну из коаксиального кабеля своими руками в домашних условиях. Устройство рамочной магнитной антенны. Особенности эксплуатации и расположения устройства....

29 11 2021 8:47:58

Симисторные стабилизаторы напряжения: технические характеристики, плюсы и минусы

Симисторные стабилизаторы напряжения: технические характеристики, плюсы и минусы Принципиальна схема симисторного однофазного стабилизатора. Достоинства и недостатки современных стабилизаторов на симисторных элементах. Симисторный стабилизатор 12 вольт: схема сборки своими руками....

29 11 2021 22:50:38

Разница фазы и ноля в электрических цепях: как определить фазу

Разница фазы и ноля в электрических цепях: как определить фазу Что такое фаза в электрических сетях. Структура электросети, основные элементы. Определение фазы в электросетях. Маркировки фаз. Схемы подключения к трехфазной цепи. Ищем фазу: инструменты для определения....

29 11 2021 9:16:38

Как заменить проводку в панельном доме своими руками: расчет длинны и сечения проводников

Как заменить проводку в панельном доме своими руками: расчет длинны и сечения проводников Возможные способы прокладки при замене проводки в панельном доме своими руками: от простейших вариантов, до прокладки кабель-каналов. Подготовительные работы. Штробление, изъятие и монтаж....

29 11 2021 1:13:54

О блоках питания для антенн: выбор оптимального напряжения и мощности.

О блоках питания для антенн: выбор оптимального напряжения и мощности. Принцип работы блока питания для антенны. Как правильно подключить Б П. Возможные неисправности блоков питания для антенн. Выбор оптимального напряжения и мощности. Обзор китайских устройств....

29 11 2021 9:21:54

Как соединяются телевизионные кабели: каким способом нарастить и удлинить кабель

Как соединяются телевизионные кабели: каким способом нарастить и удлинить кабель Устройство Т В кабеля. Выбор телевизионного кабеля по параметрам волнового сопротивления, толщине и материалу оплетки. Как соединить телевизионный кабель через переходник или штекером и гнездом. Соединение пайкой....

29 11 2021 23:35:34

Магнитный пускатель: подключение, устройство, принцип работы

Магнитный пускатель: подключение, устройство, принцип работы Подключение реверсивного магнитного пускателя. Польза от подключения теплового реле к маг-нитному пускателю. Подключение пускателя по схеме....

29 11 2021 4:37:39

О документе ПОТ РМ 016 2001: межотраслевые правила от 2001 года

О документе ПОТ РМ 016 2001: межотраслевые правила от 2001 года Межотраслевые правила охраны труда от 2001 года ( П О Т Р М 016 2001). Общие положения. Организационные и технические мероприятия. Отдельные виды работ. Испытательные и измерительные процедуры....

29 11 2021 20:27:41

О проколах для СИП: способ соединения самонесущих проводов прокалывающимися зажимами

О проколах для СИП: способ соединения самонесущих проводов прокалывающимися зажимами Соединительные зажимы для монтажа самонесущих изолированных проводов. Классификация прокалывающих зажимов для С И П. Монтаж прокалывающего зажима. Основные производители устройств. Основные ошибки при соединении С И П-кабелей....

29 11 2021 1:40:35

Обозначение кварцевого резонатора на схеме: принцип работы и конструкция

Обозначение кварцевого резонатора на схеме: принцип работы и конструкция Кварцевые резонаторы: технический элемент резонансных схем. Принцип действия. Устройство резонатора. Для чего нужен кварцевый резонатор. Отличия кварцевого резонатора от кварцевого генератора....

29 11 2021 22:42:45

Уличная розетка: установка, степени защиты

Уличная розетка: установка, степени защиты Подключение и установка наружной розетки дело важное, она должна соответствовать параметрам необходимым для безопасного использования....

29 11 2021 18:28:44

Тепловые действия электротоков: формула

Тепловые действия электротоков: формула Закон Джоуля- Ленца и переход энергии в теплоту. Формула, отражающая тепловое действие электрического тока. Применение тепловых действий электротоков. Применение теплового свойства электротока в специальных печах для получения определенных веществ....

29 11 2021 17:44:45

Электрический счетчик Энергомера ЦЭ6807П: параметры и межпроверчный интервал

Электрический счетчик Энергомера ЦЭ6807П: параметры и межпроверчный интервал Электронный однофазный счетчик Ц Э6807: модификации и технические характеристики. Правила подключения и эксплуатации электрического счетчика " Энергомера" цэ-6807-п. Общие советы по энергосбережению в частном доме и квартире....

29 11 2021 3:56:36

Технические характеристики и расшифровка кабелей ВБбШв

Маркировка установочных проводов и кабелей согласно Г О С Ту. Конструкция В Бб Шв: требования предъявляемые к изоляции провода. Технические характеристики В Бб Шв-провода. Конструктивные характеристики проводов В Бб- Шв (таблица)....

29 11 2021 0:14:23

Еще:
Электрика -1 :: Электрика -2 :: Электрика -3 :: Электрика -4 ::

Flat d'Oro - Золотая квартира. Так еще в средневековье испанские строители называли жилье, обустроенное по последнему слову тогдашней техники. Например, оборудованную новомодным устройством для смыва воды компании Unitas (да, именно от названия этой компании произошло слово, которым обозначаем сантехническое устройство мы, современные носители русского языка). Мы научим Вас, как сделать Вашу квартиру Золотой!