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Hauteffekt und Proximity-Effekt

Was ist ein Hauteffekt?

Wenn ein Wechselstrom durch fließtLeiter ist es nicht gleichmäßig über den Leiterquerschnitt verteilt. Wechselstrom neigt dazu, sich in der Nähe der Oberfläche des Leiters zu konzentrieren. Dieses Phänomen bei Wechselströmen wird als bezeichnet Hauteffekt. Aufgrund des Skin-Effekts konzentriert sich der Strom zwischen der äußeren Oberfläche des Leiters und einem Pegel, der als bezeichnet wird Hauttiefe (Die Hauttiefe wird im Folgenden mit ẟ angezeigtZahl). Wenn die Frequenz des Wechselstroms sehr hoch ist, wird der Strom auf eine sehr dünne Schicht in der Nähe der Leiteroberfläche begrenzt. Der Hauteffekt steigt mit zunehmender Frequenz.
Durch den Skin-Effekt wird der effektive Querschnitt des Stroms, durch den der Strom fließt, reduziert. Folglich ist der effektive Widerstand des Leiters leicht erhöht.

Hauteffekt

Die Ursache für den Hauteffekt

Stellen Sie sich einen festen Leiter vor, der in einen großen aufgeteilt istAnzahl der Stränge, wobei jeder Strang einen kleinen Teil des Stroms trägt. Die Induktivität jeder Litze variiert entsprechend ihrer Position. In der Mitte befindliche Litzen wären von einem größeren magnetischen Fluss umgeben und haben daher eine größere Induktivität als diejenigen in der Nähe der Oberfläche. Eine höhere Induktivität (und damit eine höhere Reaktanz) der inneren Stränge bewirkt, dass der Wechselstrom durch die Stränge fließt, die eine niedrigere Reaktanz aufweisen, d. H. Nahe der Oberfläche.
Der Hauteffekt hängt von folgenden Faktoren ab:
  • Leitermaterial: Bessere Leiter und ferromagnetische Materialien erfahren einen höheren Hauteffekt
  • Querschnittsfläche des Leiters: Mit zunehmender Querschnittsfläche nimmt der Skin-Effekt zu
  • Frequenz: steigt mit zunehmender Frequenz
  • Form des Leiters: Bei Litzenleitern ist der Hauteffekt geringer als bei Massivleitern

Proximity-Effekt

Bei zwei oder mehr Leitern alternierendStrom ist nahe beieinander, dann wird die Verteilung des Stroms in jedem Leiter aufgrund des sich ändernden Magnetfelds beeinflusst. Das durch Wechselstrom erzeugte schwankende Magnetfeld induziert Wirbelströme in den benachbarten Leitern. Wenn die benachbarten Leiter Strom in dieselbe Richtung führen, konzentriert sich der Strom daher auf die am weitesten entfernte Seite der Leiter. Wenn die benachbarten Leiter Strom in entgegengesetzter Richtung führen, konzentriert sich der Strom auf die nächsten Teile der Leiter. Dieser Effekt wird als bezeichnet Proximity-Effekt. Der Proximity-Effekt nimmt mit zunehmender Frequenz ebenfalls zu. Der effektive Widerstand des Leiters wird durch den Proximity-Effekt erhöht.

Proximity-Effekt
Skin-Effekt und Proximity-Effekt sind bei DC-Strömen nicht vorhanden, da die DC-Frequenz gleich Null ist.
[Lesen Sie auch: Corona-Effekt]

Bemerkungen