Lý lịch
Các công thức hiệu ứng da thường được biết đến có nguồn gốc và chỉ áp dụng cho dây dẫn rắn. "Độ sâu da" thường được sử dụng chỉ áp dụng trong những trường hợp này. Đó là lý do tại sao trong một số ứng dụng, các ống được sử dụng, vì chúng có hiệu suất trọng lượng cao hơn nhiều so với dây có cùng đường kính ở tần số đủ cao.
Ở mức 1 MHz, độ sâu của dây đồng là 65, có nghĩa là chỉ 40% thể tích của dây có đường kính 1mm mang 95% dòng điện, với> 35% ở bên ngoài 20%.
Từ các công thức chuyên sâu cho da, người ta biết rằng một vật liệu có độ dẫn thấp hơn (ví dụ: nhôm) có độ sâu của da lớn hơn đáng kể so với độ dẫn cao hơn (ví dụ: đồng). Như công thức dự đoán, độ sâu của da tỷ lệ nghịch với căn bậc hai của độ dẫn. Nếu chúng ta mang điều này đến hậu quả logic của nó, thì đó là trường hợp đối với ống dẫn (có lõi cách điện) độ sâu của da phải lớn hơn so với một dây dẫn rắn tương đương.
Như một trực giác thay thế, một dây dẫn lõi cách điện có thành mỏng sẽ có gần gấp đôi diện tích bề mặt của một dây dẫn rắn. Vì vậy, nó nên tiếp cận một cách bất thường gần một nửa điện trở ở tần số đủ cao.
Trong thực tế, như có thể thấy trong bài báo này của HB Dwight vào năm 1922 (có thể là tường thành ) , sự gia tăng tần số điện trở kháng đối với một ống có độ dày thành của nó là 20% đường kính của nó thấp hơn hai lần so với vật rắn dây điện.
Từ các đường cong trên có thể thấy rằng một ống có t = 200 thép và d = 1mm, do độ sâu của da thực tế tăng lên, nên có ít hơn 50% mức tăng trở kháng so với dây d = 1mm rắn (lưu ý rằng các đường cong được chuẩn hóa wrt , vì vậy việc giải thích là một chút khó khăn).
Hiệu ứng tương tự (mặc dù không ấn tượng như vậy) có thể được quan sát bằng dây bện cách điện riêng lẻ.
Ứng dụng
Trong các ứng dụng tần số trung bình, ví dụ như chuyển đổi nguồn cung cấp năng lượng, người ta thường sử dụng Litz Wire một dây cách điện nhiều sợi làm giảm tổn thất do hiệu ứng da nhưng trở nên kém hiệu quả hơn ở tần số cao hơn (~ 1 MHz) vì hiệu ứng lân cận và khớp nối điện dung của các sợi riêng lẻ.
Có thể thu được nhiều lợi ích hơn (đặc biệt là liên quan đến các hiệu ứng lân cận) nếu có nhiều sợi riêng lẻ được nhúng xung quanh ngoại vi của lõi không dẫn điện.
Câu hỏi
Tôi đã bỏ lỡ một cái gì đó trong lý thuyết?
Nếu không, tại sao dây lõi cách điện (cả ống hoặc dây xung quanh lõi) không được khai thác thương mại cho các ứng dụng cuộn cảm tần số cao?
Phụ lục
Như câu trả lời của John Birckhead đã chỉ ra, dây phẳng về cơ bản có cùng các ưu điểm mà không có nhược điểm nào (ví dụ: hệ số lấp đầy). Nhưng điều này dẫn tôi đến hỏi:
Tại sao dây phẳng lõi cách điện không được sử dụng cho các ứng dụng này? Nó nên có cùng lợi thế của dây phẳng với gần một nửa điện trở ở tần số đủ cao. Là những lợi ích có thể không quan trọng?
