ఏసీ వైర్లలో నష్టాలు

కండక్టర్ ద్వారా ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహం ప్రవహించినప్పుడు, దాని చుట్టూ మరియు లోపల ఒక ప్రత్యామ్నాయ అయస్కాంత ప్రవాహం ఏర్పడుతుంది, ఇది eని ప్రేరేపిస్తుంది. డి. s, ఇది వైర్ యొక్క ప్రేరక నిరోధకతను నిర్ణయిస్తుంది.

మేము ప్రస్తుత-వాహక భాగం యొక్క విభాగాన్ని అనేక ప్రాథమిక కండక్టర్లుగా విభజిస్తే, వాటిలో సెక్షన్ మధ్యలో మరియు దానికి దగ్గరగా ఉన్నవి గొప్ప ప్రేరక నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి, ఎందుకంటే అవి మొత్తం అయస్కాంత ప్రవాహంతో కప్పబడి ఉంటాయి - బాహ్య మరియు అంతర్గత. ఉపరితలంపై ఉన్న ఎలిమెంటరీ కండక్టర్లు బాహ్య మాగ్నెటిక్ ఫ్లక్స్ ద్వారా మాత్రమే కప్పబడి ఉంటాయి మరియు అందువల్ల అత్యల్ప ప్రేరక నిరోధకతను కలిగి ఉంటాయి.

అందువల్ల, కండక్టర్ల యొక్క ఎలిమెంటల్ ఇండక్టివ్ నిరోధకత ఉపరితలం నుండి కండక్టర్ మధ్యలో పెరుగుతుంది.

ప్రత్యామ్నాయ అయస్కాంత ప్రవాహం, ఉపరితల ప్రభావం లేదా చర్మ ప్రభావం యొక్క చర్య కారణంగా, బయటి ఏనుగులో కండక్టర్ యొక్క అక్షం నుండి దాని ఉపరితలం వరకు ఫ్లక్స్ మరియు కరెంట్ యొక్క స్థానభ్రంశం ఉంది; వ్యక్తిగత పొరల ప్రవాహాలు పరిమాణం మరియు దశలో విభిన్నంగా ఉంటాయి.

ఉపరితలం నుండి Z0 దూరంలో, విద్యుత్ మరియు అయస్కాంత క్షేత్రాల వ్యాప్తి మరియు ప్రస్తుత సాంద్రత e = 2.718 సార్లు తగ్గుతుంది మరియు ఉపరితలం వద్ద వాటి ప్రారంభ విలువలో 36% చేరుకుంటుంది. ఈ దూరాన్ని ప్రస్తుత ఫీల్డ్ యొక్క చొచ్చుకుపోయే లోతు అని పిలుస్తారు మరియు సమానంగా ఉంటుంది

ఇక్కడ ω అనేది ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ యొక్క కోణీయ ఫ్రీక్వెన్సీ; γ - నిర్దిష్ట వాహకత, 1 / ఓం • సెం, రాగి కోసం γ = 57 • 104 1 / ఓం • సెం; µ = µ0 • µr µ0 = 4 • π • 10-9 gn / cm — అయస్కాంత స్థిరాంకం; µr అనేది సాపేక్ష అయస్కాంత పారగమ్యత, రాగి మరియు అల్యూమినియం కోసం 1కి సమానం.

ఆచరణలో, కరెంట్ యొక్క ప్రధాన భాగం చొచ్చుకుపోయే లోతు Z0 కి సమానమైన మందంతో కండక్టర్ యొక్క ఉపరితల పొరలోకి వెళుతుందని పరిగణించబడుతుంది మరియు మిగిలిన భాగం, అంతర్గత, క్రాస్ సెక్షన్ యొక్క భాగం ఆచరణాత్మకంగా కరెంట్ తీసుకువెళ్లదు మరియు శక్తి బదిలీ కోసం ఉపయోగించబడదు.

అంజీర్ లో. 1 వ్యాప్తి లోతు వరకు కండక్టర్ వ్యాసార్థం యొక్క వివిధ నిష్పత్తులలో వృత్తాకార కండక్టర్‌లో ప్రస్తుత సాంద్రత పంపిణీని చూపుతుంది.

ఫీల్డ్ ఉపరితలం నుండి 4 - 6 Z0 కి సమానమైన దూరంలో పూర్తిగా అదృశ్యమవుతుంది.

50 Hz పౌనఃపున్యం వద్ద కొన్ని కండక్టర్ల కోసం mm లో చొచ్చుకుపోయే లోతు Z0 విలువలు క్రింది విధంగా ఉన్నాయి:

రాగి — 9.44, అల్యూమినియం — 12.3, ఉక్కు (µr = 200) — 1.8

కండక్టర్ యొక్క క్రాస్-సెక్షన్ వెంట కరెంట్ యొక్క అసమాన పంపిణీ దాని అసలు ప్రస్తుత-వాహక భాగం యొక్క క్రాస్-సెక్షన్లో గణనీయమైన తగ్గింపుకు దారితీస్తుంది మరియు అందువలన, దాని క్రియాశీల నిరోధకత పెరుగుదలకు దారితీస్తుంది.

కండక్టర్ Ra యొక్క క్రియాశీల నిరోధకత పెరిగేకొద్దీ, దానిలోని I2Ra యొక్క ఉష్ణ నష్టాలు పెరుగుతాయి మరియు అందువల్ల, కరెంట్ యొక్క అదే విలువతో, కండక్టర్‌లోని నష్టాలు మరియు ప్రత్యామ్నాయ ప్రవాహంతో దాని తాపన ఉష్ణోగ్రత ఎల్లప్పుడూ ప్రత్యక్ష కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. ప్రస్తుత.

ఉపరితల ప్రభావం యొక్క కొలత అనేది ఉపరితల ప్రభావ గుణకం kp, ఇది కండక్టర్ Ra యొక్క క్రియాశీల ప్రతిఘటన యొక్క ఓహ్మిక్ నిరోధకత R0 (డైరెక్ట్ కరెంట్ వద్ద) నిష్పత్తిని సూచిస్తుంది.

కండక్టర్ యొక్క క్రియాశీల నిరోధకత

ఉపరితల ప్రభావ దృగ్విషయం వైర్ యొక్క క్రాస్ సెక్షన్ మరియు దాని పెద్దది బలంగా ఉంటుంది అయస్కాంత పారగమ్యత మరియు ఎక్కువ ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ ఫ్రీక్వెన్సీ.

భారీ కాని అయస్కాంత కండక్టర్లలో, సరఫరా ఫ్రీక్వెన్సీ వద్ద కూడా, ఉపరితల ప్రభావం చాలా ఉచ్ఛరిస్తారు. ఉదాహరణకు, 50 Hz ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ వద్ద 24 సెం.మీ వ్యాసం కలిగిన రౌండ్ కాపర్ వైర్ యొక్క ప్రతిఘటన డైరెక్ట్ కరెంట్ వద్ద దాని నిరోధకత కంటే దాదాపు 8 రెట్లు ఎక్కువ.

చర్మ ప్రభావ గుణకం చిన్నదిగా ఉంటుంది, కండక్టర్ యొక్క ఓహ్మిక్ నిరోధకత ఎక్కువ; ఉదాహరణకు, రాగి తీగలకు kn అదే వ్యాసం (విభాగం) కలిగిన అల్యూమినియం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది, ఎందుకంటే అల్యూమినియం నిరోధకత రాగి కంటే 70% ఎక్కువగా ఉంటుంది. వేడి చేయడంతో కండక్టర్ యొక్క నిరోధకత పెరుగుతుంది కాబట్టి, పెరుగుతున్న ఉష్ణోగ్రతతో చొచ్చుకుపోయే లోతు పెరుగుతుంది మరియు kn తగ్గుతుంది.

అయస్కాంత పదార్థాలతో (ఉక్కు, తారాగణం ఇనుము, మొదలైనవి) తయారు చేసిన వైర్లలో, అధిక నిరోధకత ఉన్నప్పటికీ, ఉపరితల ప్రభావం వారి అధిక అయస్కాంత పారగమ్యత కారణంగా తీవ్ర బలంతో వ్యక్తమవుతుంది.

అటువంటి వైర్లకు ఉపరితల ప్రభావం యొక్క గుణకం, చిన్న క్రాస్-సెక్షన్లతో కూడా, 8-9. అంతేకాకుండా, దాని విలువ ప్రస్తుత ప్రవహించే విలువపై ఆధారపడి ఉంటుంది. ప్రతిఘటన మార్పు యొక్క స్వభావం అయస్కాంత పారగమ్యత వక్రరేఖకు అనుగుణంగా ఉంటుంది.

క్రాస్-సెక్షన్తో పాటు ప్రస్తుత పునఃపంపిణీ యొక్క ఇదే విధమైన దృగ్విషయం సామీప్య ప్రభావం కారణంగా సంభవిస్తుంది, ఇది ప్రక్కనే ఉన్న వైర్ల యొక్క బలమైన అయస్కాంత క్షేత్రం వలన సంభవిస్తుంది. సామీప్య ప్రభావం యొక్క ప్రభావాన్ని సామీప్య గుణకం kb ఉపయోగించి పరిగణనలోకి తీసుకోవచ్చు, రెండు దృగ్విషయాలు - అదనపు నష్టాల గుణకం:

దశల మధ్య తగినంత పెద్ద దూరంతో అధిక-వోల్టేజ్ సంస్థాపనల కోసం, అదనపు నష్టాల గుణకం ప్రధానంగా ఉపరితల ప్రభావం ద్వారా నిర్ణయించబడుతుంది, ఎందుకంటే ఈ సందర్భంలో సామీప్య ప్రభావం చాలా బలహీనంగా ఉంటుంది. అందువల్ల, కింది వాటిలో ప్రస్తుత-వాహక కండక్టర్లపై మాత్రమే ఉపరితల ప్రభావం యొక్క ప్రభావాన్ని మేము పరిశీలిస్తాము.

అన్నం. 1 పెద్ద క్రాస్-సెక్షన్‌లకు గొట్టపు లేదా బోలు కండక్టర్లను మాత్రమే ఉపయోగించాలని చూపిస్తుంది, ఎందుకంటే ఘన కండక్టర్‌లో దాని మధ్య భాగం పూర్తిగా విద్యుత్ ప్రయోజనాల కోసం ఉపయోగించబడదు.

అన్నం. 1. వివిధ నిష్పత్తులు α / Z0 వద్ద రౌండ్ కండక్టర్‌లో ప్రస్తుత సాంద్రత పంపిణీ

ఈ ముగింపులు అధిక-వోల్టేజ్ స్విచ్‌లు, డిస్‌కనెక్టర్‌ల యొక్క ప్రస్తుత-వాహక భాగాల రూపకల్పనలో, అధిక-వోల్టేజ్ స్విచ్‌గేర్ యొక్క బస్‌బార్లు మరియు బస్‌బార్‌ల రూపకల్పనలో ఉపయోగించబడతాయి.

క్రియాశీల ప్రతిఘటన యొక్క నిర్ణయం వివిధ ప్రొఫైల్‌లతో ప్రస్తుత-వాహక భాగాలు మరియు బస్‌బార్‌ల ఆచరణాత్మక గణనకు సంబంధించిన ముఖ్యమైన సమస్యలలో ఒకటి.

కండక్టర్ యొక్క క్రియాశీల ప్రతిఘటన దానిలోని కొలిచిన మొత్తం శక్తి నష్టాల ఆధారంగా అనుభవపూర్వకంగా నిర్ణయించబడుతుంది, మొత్తం నష్టాల నిష్పత్తి కరెంట్ యొక్క వర్గానికి:

కండక్టర్ యొక్క క్రియాశీల ప్రతిఘటనను విశ్లేషణాత్మకంగా గుర్తించడం కష్టం, అందువల్ల, ఆచరణాత్మక గణనల కోసం, లెక్కించిన వక్రతలు, విశ్లేషణాత్మకంగా నిర్మించబడ్డాయి మరియు ప్రయోగాత్మకంగా ధృవీకరించబడతాయి.సాధారణంగా, కండక్టర్ లక్షణాల నుండి లెక్కించబడిన కొన్ని డిజైన్ పరామితి యొక్క విధిగా చర్మ ప్రభావ కారకాన్ని కనుగొనడానికి అవి మిమ్మల్ని అనుమతిస్తాయి.

అంజీర్ లో. 2 నాన్-మాగ్నెటిక్ కండక్టర్ల ఉపరితల ప్రభావాన్ని నిర్ణయించడానికి వక్రతలను చూపుతుంది. ఈ వక్రరేఖల నుండి ఉపరితల ప్రభావ గుణకం kn = f (k1), లెక్కించబడిన పరామితి k1 యొక్క విధిగా నిర్వచించబడింది, ఇది

ఇక్కడ α అనేది వైర్ యొక్క వ్యాసార్థం, చూడండి

అన్నం. 2. ఆల్టర్నేటింగ్ కరెంట్ వద్ద కండక్టర్ యొక్క క్రియాశీల మరియు ప్రేరక నిరోధకత

50 Hz పారిశ్రామిక పౌనఃపున్యం వద్ద, రాగి కండక్టర్ల d <22 mm మరియు అల్యూమినియం కండక్టర్ల కోసం d <30 mm ఉపరితల ప్రభావాన్ని విస్మరించడం సాధ్యమవుతుంది, ఎందుకంటే వాటి కోసం kp <1.04

విద్యుత్ శక్తి నష్టం బాహ్య ప్రత్యామ్నాయ అయస్కాంత క్షేత్రంలోకి పడే నాన్-కరెంట్-వాహక భాగాలలో నిర్వహించవచ్చు.

సాధారణంగా, ఎలక్ట్రికల్ మెషీన్లు, ఉపకరణం మరియు స్విచ్ గేర్లలో, AC కండక్టర్లు తప్పనిసరిగా అయస్కాంత పదార్థాలతో (ఉక్కు, తారాగణం ఇనుము మొదలైనవి) తయారు చేయబడిన నిర్మాణంలోని కొన్ని భాగాలకు దగ్గరగా ఉండాలి. అటువంటి భాగాలలో ఎలక్ట్రికల్ పరికరాల యొక్క మెటల్ అంచులు మరియు బస్‌బార్ల యొక్క సహాయక నిర్మాణాలు, పంపిణీ పరికరాలు, బస్సుల సమీపంలో ఉన్న రీన్ఫోర్స్డ్ కాంక్రీట్ భాగాల ఉపబల మరియు ఇతరులు ఉన్నాయి.

ప్రత్యామ్నాయ అయస్కాంత ప్రవాహం ప్రభావంతో, ప్రవాహాన్ని మోసుకెళ్లని ఆ భాగాలలో అనేక ప్రవహించే ప్రవాహాలు ఉత్పన్నమవుతాయి. సుడి ప్రవాహాలు మరియు వారి అయస్కాంతీకరణ రివర్సల్ ఏర్పడుతుంది. అందువలన, చుట్టుపక్కల ఉక్కు నిర్మాణాలలో ఎడ్డీ ప్రవాహాల నుండి మరియు నుండి శక్తి నష్టాలు సంభవిస్తాయి హిస్టెరిసిస్పూర్తిగా వేడిగా మార్చబడింది.

అయస్కాంత పదార్ధాలలో ప్రత్యామ్నాయ అయస్కాంత ప్రవాహం Z0 లోతుకు చొచ్చుకుపోతుంది, ఇది తెలిసినట్లుగా, కొన్ని మిల్లీమీటర్ల ద్వారా కొలుస్తారు.ఈ విషయంలో, ఎడ్డీ నష్టాలు కూడా సన్నని బయటి పొర Z0లో కేంద్రీకృతమై ఉంటాయి. అదే పొరలో హిస్టెరిసిస్ నష్టాలు కూడా సంభవిస్తాయి.

ఇవి మరియు ఇతర నష్టాలను వేర్వేరుగా లేదా కలిసి వివిధ, ఎక్కువగా సెమీ-అనుభావిక సూత్రాలను ఉపయోగించి లెక్కించవచ్చు.