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什么是趋肤效应?

电气工程中铜的趋肤深度

如前所述,趋肤效应是交流电趋向于避免穿过固体导体的中心,将其自身限制在表面附近的传导。

这有效地限制了可用于承载交变电子流的横截面导体面积,从而将该导体的电阻增加到通常用于直流电流的电阻之上:

趋肤效应:趋肤深度随着频率的增加而减少。

导体及其所有横截面积在使用中的电阻称为“直流电阻”。同一导体的“交流电阻”是指趋肤效应产生的更高的数值。

如您所见,在高频下,交流电流避免通过导体的大部分横截面积。为了传导电流,电线还不如是空心的!

射频应用中的空心导体

在一些无线电应用(天线,最显着)中,这种效应被利用。既然射频 (“RF”) 交流电流无论如何都不会通过导体的中间,为什么不使用空心金属棒代替实心金属线,既节省重量又节省成本? (见下图。)

为此,大多数天线结构和射频功率导体均采用空心金属管制成。

在下面的照片中,您可以看到一些用于 50 kW 无线电发射电路的大型电感器。电感器是镀银的空心铜管,在管子的“皮肤”处具有出色的导电性:

由空心管形成的高功率电感器。

线规如何影响频率和有效电阻

频率对实心导线有效电阻的影响程度受该导线规格的影响。通常,在任何给定频率下,大规格电线比小规格电线表现出更明显的趋肤效应(直流电阻的变化)。

高频(大于1MHz)趋肤效应的近似公式如下:

下表给出了各种圆线尺寸的“k”系数的近似值。 各种 AWG 电线尺寸的“k”系数。

规格尺寸 k 因子 规格尺寸 k 因子 4/0124.5834.82/099.01027.61/088.01417.6269.81810.9455.5226.86647.9--

例如,一段 10 号线的直流端对端电阻为 25 Ω,在 10 MHz 频率下的交流(有效)电阻为 2.182 kΩ:

相关工作表:


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