Neden yüksek frekanslı bobin uygulamaları için iletken olmayan bir çekirdek tel yok

Arka fon

Yaygın olarak bilinen cilt etkisi formülleri türetilir ve sadece katı iletkenler için geçerlidir. Yaygın olarak kullanılan "cilt derinliği" sadece bu durumlarda geçerlidir. Bu nedenle, bazı uygulamalarda tüpler kullanılır, çünkü bunlar aynı çaptaki telden yeterince yüksek bir frekansta çok daha fazla verimlidir.

1MHz'de bakır telin cilt derinliği 65 µm'dir, bu da 1 mm çaplı bir telin hacminin sadece% 40'ının akımın% 95'ini taşıdığı anlamına gelir, bunun>% 35'i dış% 20'dir.

Cilt derinliği formüllerinden, daha düşük iletkenliğe sahip bir malzemenin (örneğin alüminyum), daha yüksek iletkenliğe sahip olandan (örn. Bakır) çok daha büyük bir cilt derinliğine sahip olduğu bilinmektedir. Formülün tahmin ettiği gibi, cilt derinliği iletkenliğin kare kökü ile ters orantılıdır. Bunu mantıksal sonuçlarına götürürsek, bir iletken tüp için (bir yalıtım çekirdeğine sahip) cilt derinliğinin eşdeğer bir katı iletkenden daha büyük olması gerekir.

Alternatif bir sezgi olarak, ince duvarlı yalıtılmış bir damarlı iletken, katı bir iletkenin yüzey alanının neredeyse iki katı olacaktır. Bu yüzden asimptotik olarak direncin neredeyse yarısına yeterince yüksek bir frekansta yaklaşmalıdır.

Aslında, 1922 yılında HB Dwight'tan (olası ödeme duvarı ) bu makalede görülebileceği gibi , duvar kalınlığı çapının% 20'si olan bir tüp için direnç wrt frekansındaki artış, bir katıya göre iki daha düşük bir faktörden daha fazladır. tel.

Yukarıdaki eğrilerden, artan gerçek cilt derinliği nedeniyle, t = 200µm ve d = 1mm olan bir tüpün, sağlam bir d = 1mm telden daha fazla empedans artışının% 50'sinden daha az olması gerektiği görülebilir ( eğrileri wrt normalleştirilir $F / R_{dc}$ yorumlama) biraz zor, böylece.

Benzer etkiler (dramatik olmasa da), ayrı ayrı yalıtılmış telli tel ile gözlemlenebilir.

Uygulama

Orta frekanslı uygulamalarda, örneğin anahtarlama güç kaynakları gibi, Litz Wire'ın cilt etkisi nedeniyle kayıpları azaltan ancak daha yüksek frekanslarda (~ 1MHz) daha az etkili olan çok telli yalıtılmış bir tel kullanılması yaygındır . yakınlık etkisi ve münferit ipliklerin kapasitif bağlanması.

İletken olmayan bir çekirdeğin çevresine gömülmüş birden fazla ayrı iplik varsa, muhtemelen daha fazla kazanç (özellikle yakınlık etkileri açısından) elde edilebilir.

Soru

Teoride bir şey kaçırdım mı?

Değilse, neden yüksek frekanslı indüktör uygulamaları için yalıtılmış çekirdek telden (bir çekirdek etrafındaki tüpler veya teller) ticari olarak kullanılmıyor?

ek

John Birckhead'in cevabının işaret ettiği gibi, yassı tel temelde dezavantajların hiçbiriyle (örneğin, doldurma faktörü) aynı avantajlara sahiptir . Ama bu beni sormaya itiyor:

Yalıtımlı damarlı yassı tel neden bu uygulamalar için kullanılmıyor? Yeterli yüksek frekanslarda direncin neredeyse yarısı ile aynı düz tel avantajına sahip olmalıdır. Olası kazançlar önemsiz midir?

Hayır, teoride haklısınız, ancak yaklaşımınız hem üretimi daha kolay olan hem de cilt etkisi ve hacimsel verimin avantajı için benzer bir avantaj sağlayan düz tel kullanmaya kıyasla hacimde gereksiz bir artışa yol açar.

Litz tel için Wikipedia girişi , "Neden içi boş borular kullanılmıyor?" Sorusuna doğrudan bir cevap içeriyor:

Direnci azaltmanın bir tekniği, iletken malzemenin daha fazlasını, teli içi boş bir bakır boru ile değiştirerek akımın olduğu yüzeyin yakınına yerleştirmektir. Borunun daha geniş yüzey alanı akımı, aynı kesit alanına sahip katı bir telden çok daha az dirençle iletir. Yüksek güçlü radyo vericilerinin tank bobinleri, direnci azaltmak için genellikle dıştan gümüş kaplı bakır borudan yapılır. Ancak boru esnek değildir ve bükmek ve şekillendirmek için özel aletler gerektirir.

Makale, Litz telinin neden alternatif bir çözüm sunduğunu açıklıyor.

İndüksiyonla Isıtma (Endüstriyel) genellikle indüktör için içi boş bakır boru kullanır.

1000 kW veya daha yüksek güçte çalışıyorsanız, bakır kaybının en aza indirilmesi gerektiğine inanmanız daha iyi olur.

Ek olarak, içi boş çekirdek su soğutması için kullanılır.

Bazen bakıra "içi boş çubuk" denir. Dikdörtgen veya yuvarlak olarak gelir. İçi boş çubuk ve istenen kalınlığı elde etmek için bir "değirmen koşusu" sipariş etmek nadir değildir.

Görüntü luvata dot com

Gerçekten çok yüksek frekanslı uygulamalar için yalıtılmış çekirdek tel üzerinde bir varyant vardır. Buna dalga kılavuzu denir. RF iletmek için kullanılan içi boş bir tüptür. Sinyalin dışarıdan ziyade iletken kabuğun içinde dolaştığını anlıyorum, ancak iletken kabuğa sadece deri etkisinin dikte ettiği kadar kalın olması gerektiği fikri var.

Gerçi indüktörler için fazla kullanım yok.