Поверхностный эффект или скин-слой

[krian]

Известно, что на высоких частотах ток вытесняется из проводника и распределяется по поверхности за счет ЭМ поля (рис.1). Скин-слоем принято считать толщину на которой ток уменьшается в е раз. Но когда провод свернут в спираль, возникает еще и эффект близости (рис.2). Соседние провода тоже влияют друг на друга и распределение тока приобретает серповидную форму, т.е. эффективное сечение уменьшается еще больше.
А как будет распределяться ток, если эти витки намотаны литцендратом (жгутом проводов) (рис.3) или лентой (рис.4)? Не вытесняется ли ток настолько, что внутренние проводники жгута не участвуют в передаче тока? Тот же вопрос про ленту. Если один слой - понятно, ток вытесниться к поверхности. А если несколько слоев ленты? Как тут сработает эффект близости?

-- Прилагается рисунок: --

[Elf]

Теоретически- фиг знает, могу сказать исключительно практически.
До 10 килогерц примерно влияние скин-эффекта незаметно, мотаем в один провод.
Выше, а особенно в районе 100 килогерц и больше- литц дает солидное снижение температуры по сравнению с одиночным проводом. Естессно, чем больше количество жил, тем лучше. Используем для 50к- 3-5 проводов, выше- до 15.

[tauP10]

Не вытесняется ли ток настолько, что внутренние проводники жгута не участвуют в передаче тока?

а куда ток денется из внутренних проводов? они ж изолированные. Вот если не изолированные , как в обычных проводах для розеток и силовой проводки, тогда из внутренних жил побежит наружу на ВЧ.
Тоже самое и в слоях ленты , слои изолированы?


Скин слой на 100 кГц синуса имеет толщину в меди примерно 0,21 мм. Поэтому провода диам 0,4 мм еще эффективны.

[pilgrimbg]

Диаметр провода надо будет


, сантиметр

[krian]

а куда ток денется из внутренних проводов? они ж изолированные. Вот если не изолированные , как в обычных проводах для розеток и силовой проводки, тогда из внутренних жил побежит наружу на ВЧ.
Тоже самое и в слоях ленты , слои изолированы?

Слои то изолированные и провода тоже. Но распределение тока, как на рис.1 (см. выше) справедливо только для прямолинейного провода. Как только его свернули в спираль, то поле возникающее внутри спирали складывается с полем условного элементарного витка внутри спирали и вычитается снаружи. Так что эффект близости справедлив и для изолированных проводов.
У меня почему сомнение? Ведь изначально литцендрат придумали для катушек длинно- и средневолнового диапазона. Именно для снижения потерь в индуктивности. Сейчас частоты импульсных источников эти частоты уже перекрыли. Так вот литцендрат представлял собой не жгут, а тонкие провода, навитые на гибкую трубку или шнур из изоляционного материала, а из этого уже мотали катушку с шагом (не виток к витку) в один слой. Вот я и думаю, не просто ж так люди это делали? Стандартный литцендрат выпускался в матерчатой оплетке, что тоже обеспечивало определенные зазоры при намотке. Почему он представлял собой жгут, а не вышеупомянутую конструкцию - не знаю. Какой зазор достаточен для уменьшения эффекта близости - это еще вопрос. Но я думаю он необходим принципиально.

А за графики спасибо.

[tauP10]

Как только его свернули в спираль, то поле возникающее внутри спирали складывается с полем условного элементарного витка внутри спирали и вычитается снаружи. Так что эффект близости справедлив и для изолированных проводов.

зря Вы впутали в этот непростой вопрос еще и спираль.

спираль — это кривая, которая огибает некоторую центральную точку или ось, постепенно приближаясь или удаляясь от неё, в зависимости от направления обхода кривой.

А если говорите о поле внутри цилиндрической катушки, то внутри неё поля индивидуальных витков складываются с полем катушки , точно также как и снаружи.
Поэтому считаю что для изолированных проводов подобное обоснование справедливости эффекта близости , имхо, необосновано. Кстати литцендрат по своим свойствам хорошо справляется не только со скин-эффектом но и с эффектом близости.

Так вот литцендрат представлял собой не жгут, а тонкие провода, навитые на гибкую трубку или шнур из изоляционного материала, а из этого уже мотали катушку с шагом (не виток к витку) в один слой. Вот я и думаю, не просто ж так люди это делали? Стандартный литцендрат выпускался в матерчатой оплетке, что тоже обеспечивало определенные зазоры при намотке. Почему он представлял собой жгут, а не вышеупомянутую конструкцию - не знаю.

Жжёте, про жгут - не жгут.
Полый литцендрированный жгут никада не видал. Разве в коаксиальных кабелях, но там жила по центру всегда была.

А то что мотали не виток к витку - то да, не просто так, а с целью уменьшить собцтвенную ёмкость катушки, чтобы увеличить перекрытие по диапазону входногогетерогенного контура.

[krian]

[

спираль — это кривая, которая огибает некоторую центральную точку или ось, постепенно приближаясь или удаляясь от неё, в зависимости от направления обхода кривой.

Так бывают же ж и цилиндрические спирали..., а также плоские, конические, параболические, сферические. Что то Вы не там определение смотрели, tauP10.

Намотку с шагом применяют не только для уменьшения собственной емкости, но и для увеличения добротности за счет того, что если витки раздвинуты, то эффект близости проявляется меньше и эффективная площадь сечения увеличивается. Кроме того, контурные катушки с шагом имеют большую стабильность при прочих равных условиях.

Но я не об этом. Эффект близости не я придумал. Помнится, еще в институте проходили и даже в каком-то учебнике я его видел. Давно это было. Если найду, ссылку опубликую. Там было физическое объяснение его возникновения и я его не помню, поэтому не могу сейчас объяснить.
У меня просто вертится в голове сомнение насчет эффективности внутренних проводников литцендрата, которым мотают дроссели и трансформаторы ИИП. Вот и хочу до истины докопаться.
А литцендрат хитрой вышеописанной конструкции был применен в реальной аппаратуре. Наверно (или может быть) кто-то проводил соответствующие эксперименты, прежде чем усложнять серийную продукцию.

[alxchep]

Если вас интересуют ИБП с частотой до 100 кГц, смело используйте литцендрат (если требуется именно он). Расстояния между проводов образованного лаком должно хватить. Если опасаетесь, сделайте свой литцендрат из 7 проводов ПЭЛШО, ткань даст дополнительное расстояние.

[tauP10]

У меня просто вертится в голове сомнение насчет эффективности внутренних проводников литцендрата, которым мотают дроссели и трансформаторы ИИП. Вот и хочу до истины докопаться.

Это здорово, копаться к истине

http://en.wikipedia.org/wiki/Skin_effect

Litz wire is often used in the windings of high-frequency transformers, to increase their efficiency by mitigating both skin effect and, more importantly, proximity effect.

http://en.wikipedia.org/wiki/Proximity_effect_(electromagnetism)

http://de.wikipedia.org/wiki/Proximity-Effekt

Удачи !