Pagkalugi sa mga wire ng AC

Kapag ang isang alternating current ay dumadaloy sa isang konduktor, ang isang alternating magnetic flux ay nabuo sa paligid at sa loob nito, na nag-uudyok sa e. d. s, na tumutukoy sa inductive resistance ng wire.

Kung hahatiin natin ang seksyon ng kasalukuyang nagdadala na bahagi sa ilang mga elementary conductor, kung gayon ang mga ito na matatagpuan sa gitna ng seksyon at malapit dito ay magkakaroon ng pinakamalaking inductive resistance, dahil sakop sila ng buong magnetic flux - panlabas at panloob. Ang mga elementary conductor na matatagpuan sa ibabaw ay sakop lamang ng external magnetic flux at samakatuwid ay may pinakamababang inductive resistance.

Samakatuwid, ang elemental inductive resistance ng conductors ay tumataas mula sa ibabaw patungo sa gitna ng conductor.

Dahil sa pagkilos ng alternating magnetic flux, epekto sa ibabaw o epekto sa balat, mayroong pag-aalis ng pagkilos ng bagay at kasalukuyang mula sa axis ng konduktor patungo sa ibabaw nito, sa panlabas na elepante; ang mga alon ng mga indibidwal na layer ay naiiba sa magnitude at phase.

Sa layo na Z0 mula sa ibabaw, ang amplitude ng mga electric at magnetic field at ang kasalukuyang density ay bumababa ng e = 2.718 beses at umabot sa 36% ng kanilang paunang halaga sa ibabaw. Ang distansyang ito ay tinatawag na lalim ng pagtagos ng kasalukuyang field at katumbas ng

kung saan ang ω ay ang angular frequency ng alternating current; γ — tiyak na kondaktibiti, 1 / ohm • cm, para sa tanso γ = 57 • 104 1 / ohm • cm; µ = µ0 • µr µ0 = 4 • π • 10-9 gn / cm — magnetic constant; Ang µr ay ang relatibong magnetic permeability, katumbas ng 1 para sa tanso at aluminyo.

Sa pagsasagawa, isinasaalang-alang na ang pangunahing bahagi ng kasalukuyang pumasa sa ibabaw na layer ng konduktor na may kapal na katumbas ng lalim ng pagtagos Z0, at ang natitirang bahagi, panloob, bahagi ng cross section ay halos hindi nagdadala ng kasalukuyang at ay hindi ginagamit para sa paglipat ng enerhiya.

Sa fig. Ipinapakita ng 1 ang kasalukuyang distribusyon ng density sa isang pabilog na konduktor sa iba't ibang ratio ng radius ng konduktor sa lalim ng pagtagos.

Ang patlang ay ganap na nawawala sa layo mula sa ibabaw na katumbas ng 4 — 6 Z0.

Ang mga sumusunod ay ang mga halaga ng lalim ng penetration Z0 sa mm para sa ilang mga konduktor sa dalas na 50 Hz:

Copper — 9.44, aluminyo — 12.3, bakal (µr = 200) — 1.8

Ang hindi pantay na pamamahagi ng kasalukuyang sa kahabaan ng cross-section ng conductor ay humahantong sa isang makabuluhang pagbawas sa cross-section ng aktwal nitong kasalukuyang nagdadala na bahagi at, samakatuwid, sa isang pagtaas sa aktibong paglaban nito.

Habang tumataas ang aktibong paglaban ng konduktor Ra, ang mga pagkawala ng init sa loob nito ay tumataas ang I2Ra, at samakatuwid, sa parehong halaga ng kasalukuyang, ang mga pagkalugi sa konduktor at ang temperatura ng pag-init nito na may alternating current ay palaging mas malaki kaysa sa direktang kasalukuyang.

Ang isang sukatan ng epekto sa ibabaw ay ang koepisyent ng epekto sa ibabaw na kp, na kumakatawan sa ratio ng aktibong paglaban ng conductor Ra sa ohmic resistance nito na R0 (sa direktang kasalukuyang).

Ang aktibong paglaban ng konduktor ay

Mas malakas ang surface effect phenomenon kung mas malaki ang cross section ng wire at nito magnetic permeability at mas mataas dalas ng alternating kasalukuyang.

Sa napakalaking non-magnetic conductor, kahit na sa dalas ng supply, ang epekto sa ibabaw ay napakalinaw. Halimbawa, ang paglaban ng isang 24 cm diameter na round copper wire sa 50 Hz alternating current ay humigit-kumulang 8 beses na mas mataas kaysa sa resistensya nito sa direktang kasalukuyang.

Ang koepisyent ng epekto ng balat ay magiging mas maliit, mas malaki ang ohmic resistance ng konduktor; halimbawa, kn para sa mga wire na tanso ay magiging mas malaki kaysa sa aluminyo ng parehong diameter (seksyon), dahil ang paglaban ng aluminyo ay 70% na mas mataas kaysa sa tanso. Dahil ang paglaban ng konduktor ay tumataas sa pag-init, ang lalim ng pagtagos ay tataas sa pagtaas ng temperatura at ang kn ay bababa.

Sa mga wire na gawa sa mga magnetic na materyales (bakal, cast iron, atbp.), Sa kabila ng kanilang mataas na pagtutol, ang epekto sa ibabaw ay nagpapakita ng sarili na may matinding lakas dahil sa kanilang mataas na magnetic permeability.

Ang koepisyent ng epekto sa ibabaw para sa naturang mga wire, kahit na may maliliit na cross-section, ay 8-9. Bukod dito, ang halaga nito ay nakasalalay sa halaga ng kasalukuyang dumadaloy. Ang likas na katangian ng pagbabago ng paglaban ay tumutugma sa magnetic permeability curve.

Ang isang katulad na kababalaghan ng kasalukuyang muling pamamahagi sa kahabaan ng cross-section ay nangyayari dahil sa proximity effect, na sanhi ng malakas na magnetic field ng mga katabing wire. Ang impluwensya ng proximity effect ay maaaring isaalang-alang gamit ang proximity coefficient kb, parehong phenomena — ang koepisyent ng karagdagang pagkalugi:

Para sa mga pag-install ng mataas na boltahe na may sapat na malaking distansya sa pagitan ng mga phase, ang koepisyent ng karagdagang pagkalugi ay pangunahing tinutukoy ng epekto sa ibabaw, dahil sa kasong ito ang epekto ng kalapitan ay napakahina. Samakatuwid, sa mga sumusunod ay isinasaalang-alang namin ang impluwensya ng epekto lamang sa ibabaw sa mga conductor na nagdadala ng kasalukuyang.

kanin. Ang 1 ay nagpapakita na para sa malalaking cross-section ay dapat lamang gamitin ang mga tubular o hollow conductor, dahil sa isang solidong conductor ang gitnang bahagi nito ay hindi ganap na ginagamit para sa mga layuning elektrikal.

kanin. 1. Pamamahagi ng kasalukuyang density sa isang bilog na konduktor sa iba't ibang mga ratios α / Z0

Ang mga konklusyon na ito ay ginagamit sa disenyo ng kasalukuyang nagdadala ng mga bahagi ng mataas na boltahe na switch, disconnectors, sa disenyo ng mga busbar at busbar ng high-voltage switchgear.

Ang pagpapasiya ng aktibong paglaban Ang Ra ay isa sa mga mahahalagang problema na nauugnay sa praktikal na pagkalkula ng mga kasalukuyang nagdadala ng mga bahagi at busbar na may iba't ibang mga profile.

Ang aktibong paglaban ng konduktor ay tinutukoy ng empirically batay sa nasusukat na kabuuang pagkawala ng kapangyarihan sa loob nito, bilang isang ratio ng kabuuang pagkalugi sa parisukat ng kasalukuyang:

Mahirap matukoy ng analytically ang aktibong paglaban ng isang konduktor, samakatuwid, para sa mga praktikal na kalkulasyon, ginagamit ang mga kalkuladong kurba, na itinayo nang analytical at na-verify nang eksperimento.Karaniwan, pinapayagan ka nitong mahanap ang kadahilanan ng epekto ng balat bilang isang function ng ilang parameter ng disenyo na kinakalkula mula sa mga katangian ng konduktor.

Sa fig. Ang 2 ay nagpapakita ng mga kurba para sa pagtukoy ng epekto sa ibabaw ng mga di-magnetic na konduktor. Ang koepisyent ng epekto sa ibabaw mula sa mga kurba na ito ay tinukoy bilang kn = f (k1), isang function ng kinakalkula na parameter na k1, na

kung saan ang α ay ang radius ng wire, tingnan mo

kanin. 2. Aktibo at pasaklaw na pagtutol ng konduktor sa alternating current

Sa isang pang-industriyang dalas na 50 Hz, posibleng balewalain ang epekto sa ibabaw para sa mga konduktor ng tanso d <22 mm at para sa mga konduktor ng aluminyo d <30 mm, dahil para sa kanila kp <1.04

Pagkawala ng elektrikal na enerhiya ay maaaring isagawa sa mga bahaging hindi dala ng kasalukuyang nahuhulog sa isang panlabas na alternating magnetic field.

Karaniwan, sa mga de-koryenteng makina, apparatus at switchgear, ang mga konduktor ng AC ay dapat na malapit sa ilang bahagi ng istraktura na gawa sa mga magnetic na materyales (bakal, cast iron, atbp.). Kasama sa mga nasabing bahagi ang mga metal flanges ng mga de-koryenteng kagamitan at mga sumusuportang istruktura ng mga busbar, mga aparato sa pamamahagi, pagpapalakas ng mga reinforced concrete na bahagi na matatagpuan malapit sa mga bus, at iba pa.

Sa ilalim ng impluwensya ng isang alternating magnetic flux, ang isang bilang ng mga dumadaloy na alon ay lumitaw sa mga bahaging iyon na hindi nagdadala ng kasalukuyang. maupo na agos at ang kanilang pagbabaligtad ng magnetization ay nangyayari. Kaya, ang mga pagkalugi ng enerhiya ay nangyayari sa mga nakapaligid na istruktura ng bakal mula sa eddy currents at mula sa hysteresisganap na na-convert sa init.

Ang alternating magnetic flux sa magnetic na materyales ay tumagos sa isang maliit na lalim na Z0, na sinusukat, gaya ng nalalaman, ng ilang milimetro.Sa pagsasaalang-alang na ito, ang mga pagkalugi ng eddy ay mapupunta rin sa manipis na panlabas na layer Z0. Ang mga pagkawala ng hysteresis ay magaganap din sa parehong layer.

Ang mga ito at iba pang mga pagkalugi ay maaaring isaalang-alang nang hiwalay o magkasama gamit ang iba't ibang, karamihan sa mga semi-empirical na formula.