피부 효과란 무엇입니까?

전기 공학에서 구리의 피부 깊이

이전에 언급했듯이 표피 효과는 교류가 고체 도체의 중심을 통한 이동을 피하는 경향이 있어 표면 근처의 전도로 제한됩니다.

이것은 교류 전자 흐름을 운반하는 데 사용할 수 있는 도체 단면적을 효과적으로 제한하여 해당 도체의 저항을 일반적으로 직류 전류 이상으로 증가시킵니다.

피부 효과:빈도가 증가함에 따라 피부 깊이가 감소합니다.

모든 단면적이 사용되는 도체의 전기 저항을 "DC 저항"이라고 합니다. 동일한 도체의 "AC 저항"은 표피 효과로 인해 더 높은 수치를 나타냅니다.

보시다시피 고주파에서 AC 전류는 대부분의 도체 단면적을 통과하는 것을 방지합니다. 전류를 전도하기 위해 와이어는 속이 비어 있을 수도 있습니다!

RF 애플리케이션의 중공 도체

일부 무선 응용 프로그램(안테나, 특히)에서 이 효과가 이용됩니다. 무선 주파수("RF") AC 전류는 어쨌든 도체의 중간을 통해 이동하지 않기 때문에 단단한 금속 와이어 대신 속이 빈 금속 막대를 사용하여 무게와 비용을 모두 절약하지 않는 이유는 무엇입니까? (아래 그림 참조)

이러한 이유로 대부분의 안테나 구조와 RF 전원 도체는 속이 빈 금속 튜브로 만들어집니다.

다음 사진에서 50kW 무선 전송 회로에 사용되는 일부 대형 인덕터를 볼 수 있습니다. 인덕터는 은으로 코팅된 속이 빈 구리 튜브로, 튜브의 "표피"에서 우수한 전도성을 나타냅니다.

중공 튜브로 형성된 고전력 인덕터.

와이어 게이지가 주파수와 유효 저항에 미치는 영향

주파수가 단선 도체의 유효 저항에 영향을 미치는 정도는 해당 전선의 게이지에 영향을 받습니다. 일반적으로 큰 게이지 와이어는 주어진 주파수에서 작은 게이지 와이어보다 더 뚜렷한 표피 효과(DC에서 저항 변화)를 나타냅니다.

고주파(1MHz 이상)에서 피부 효과를 근사화하는 방정식은 다음과 같습니다.

아래 표는 다양한 원형 와이어 크기에 대한 "k" 계수의 대략적인 값을 제공합니다. 다양한 AWG 전선 크기에 대한 "k" 계수입니다.

게이지 크기 k 팩터 게이지 크기 k 팩터 4/0124.5834.82/099.01027.61/088.01417.6269.81810.9455.5226.86647.9--

예를 들어, DC 종단 간 저항이 25Ω인 10게이지 길이의 와이어는 주파수 10MHz에서 AC(유효) 저항이 2.182kΩ이 됩니다.

관련 워크시트:

<울>

와이어 유형 및 크기 워크시트