Effet de surface et effet de proximité

La résistance du conducteur au courant continu est déterminée par la formule bien connue ro =ρl / S.

Cette résistance peut également être déterminée en connaissant l'amplitude du courant constant IО et de la puissance PO :

ro = PO / AzO2

Il s'avère que dans un circuit à courant alternatif, la résistance r d'un même conducteur est supérieure à la résistance courant constant : r> rО

Cette résistance r contrairement à la résistance de courant continu rO et est appelée résistance active. L'augmentation de la résistance du fil s'explique par le fait qu'en courant alternatif, la densité de courant n'est pas la même en différents points de la section du fil. J'ai des surfaces conductrices, la densité de courant est plus élevée qu'avec le courant continu et le centre est plus petit.

A haute fréquence, les irrégularités apparaissent si nettement que la densité de courant dans une pureté centrale importante de la section transversale du conducteur est pratiquement nulle., le courant ne passe que dans la couche superficielle, c'est pourquoi ce phénomène est appelé effet de surface.

Ainsi, l'effet de surface conduit à une diminution de la section du conducteur traversé par le courant (section active), et donc à une augmentation de sa résistance par rapport à la résistance en courant continu.

Pour expliquer la cause de l'effet de surface, imaginons un conducteur cylindrique (Fig. 1), constitué d'un grand nombre de conducteurs élémentaires de même section, très proches les uns des autres et disposés en couches concentriques.

Les résistances de ces fils au courant continu, trouvées par la formule ρl/S seront les mêmes.

Riz. 1. Le champ magnétique d'un conducteur cylindrique.

Un courant électrique alternatif crée un champ magnétique alternatif autour de chaque fil (Fig. 1). Évidemment, le conducteur élémentaire situé plus près de l'axe est entouré d'un grand conducteur de surface de flux magnétique, donc le premier a une inductance et une réactance inductive plus élevées que le second.

A tension égale aux extrémités des fils élémentaires de longueur l situés dans l'axe et en surface, la densité de courant dans le premier est moindre que dans le second.

Différence v la densité de courant le long de l'axe et le long de la périphérie du conducteur augmente avec une augmentation du diamètre du conducteur d, de la conductivité du matériau γ, de la perméabilité magnétique du matériau μ et de la fréquence alternative.

Le rapport de la résistance active d'un conducteur r à sa résistance at. le courant continu rО est appelé coefficient d'effet de peau et est désigné par la lettre ξ (xi), par conséquent, le coefficient ξ peut être déterminé à partir du graphique de la fig. 2, qui montre la dépendance de ξ sur le produit d et √γμμое.

Riz. 2. Abaque de détermination du coefficient d'effet de peau.

Lors du calcul de ce produit, d doit être exprimé en cm, γ — en 1 / ohm-cm, μo — v gn/ cm et f = en Hz.

Un exemple. Il faut déterminer le coefficient de l'effet de peau car je suis un conducteur en cuivre de diamètre d= 11,3 mm (S = 100 mm2) à une fréquence de f = 150 Hz.

Bon travail.

Selon le graphique de la fig. 2 on trouve ξ = 1.03

Une densité de courant inégale dans un conducteur se produit également en raison de l'influence des courants dans les conducteurs voisins. Ce phénomène est appelé effet de proximité.

Considérant le champ magnétique des courants dans le même sens dans deux conducteurs parallèles, il est facile de montrer que les conducteurs élémentaires appartenant à des conducteurs différents, qui sont les plus éloignés les uns des autres, sont connectés avec le plus petit flux magnétique, donc la densité de courant en eux est le plus élevé. Si les courants dans les fils parallèles ont des directions différentes, alors on peut montrer qu'une densité de courant élevée est observée dans les fils élémentaires appartenant à différents fils les plus proches les uns des autres.