उच्च-आवृत्ति वाले कॉइल अनुप्रयोगों के लिए एक गैर-संवाहक कोर तार क्यों नहीं है


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पृष्ठभूमि

आमतौर पर ज्ञात त्वचा प्रभाव सूत्र व्युत्पन्न होते हैं और केवल ठोस कंडक्टर पर लागू होते हैं। आमतौर पर इस्तेमाल की जाने वाली "त्वचा की गहराई" केवल इन मामलों में लागू होती है। यह इस कारण से है कि कुछ अनुप्रयोगों में ट्यूब का उपयोग किया जाता है, क्योंकि ये उच्च-पर्याप्त आवृत्ति पर समान व्यास के तार की तुलना में बहुत अधिक वजन-कुशल होते हैं।

1 मेगाहर्ट्ज पर तांबे के तार की त्वचा की गहराई 65 which मी है, जिसका अर्थ है कि 1 मिमी व्यास के तार की मात्रा का केवल 40% वर्तमान का 95% ले जा रहा है, बाहर के 20% में> 35%।

त्वचा की गहराई के सूत्रों से यह पता चलता है कि कम चालकता वाली सामग्री (जैसे, एल्यूमीनियम) में त्वचा की गहराई होती है जो कि उच्च चालकता वाले (जैसे, तांबा) की तुलना में काफी बड़ी होती है। जैसा कि सूत्र भविष्यवाणी करता है, त्वचा की गहराई चालकता के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है। यदि हम इसे इसके तार्किक परिणामों तक ले जाते हैं, तो यह मामला होना चाहिए कि एक संवाहक ट्यूब (जिसमें एक इन्सुलेशन कोर है) के लिए त्वचा की गहराई एक समान ठोस कंडक्टर की तुलना में बड़ी होनी चाहिए।

एक वैकल्पिक अंतर्ज्ञान के रूप में एक पतली दीवार वाले अछूता-कोर कंडक्टर में एक ठोस कंडक्टर का लगभग दो गुना सतह क्षेत्र होगा। तो यह asymptotically एक उच्च पर्याप्त आवृत्ति पर लगभग आधा प्रतिरोध दृष्टिकोण करना चाहिए।

वास्तव में, जैसा कि 1922 में एचबी ड्वाइट के इस पत्र में देखा जा सकता है (संभावित पेवेल) , एक ट्यूब के लिए प्रतिरोध रिट आवृत्ति में वृद्धि, जिसकी दीवार की मोटाई 20% है इसका व्यास एक ठोस की तुलना में दो कम के कारक से अधिक है तार।

ट्यूब और तारों में त्वचा का प्रभाव

उपरोक्त घटता से यह देखा जा सकता है कि वास्तविक त्वचा की गहराई के कारण t = 200µm और d = 1mm के साथ एक ट्यूब, ठोस d = 1 मिमी तार की तुलना में प्रतिबाधा वृद्धि का 50% से कम होना चाहिए (ध्यान दें कि घटता wrt सामान्यीकृत कर रहे हैं एफ/आरसी , इसलिए व्याख्या थोड़ा मुश्किल है)।

इसी तरह के प्रभाव (हालांकि नाटकीय नहीं हैं) व्यक्तिगत रूप से अछूता फंसे तार के साथ देखे जा सकते हैं।

आवेदन

मध्यम-आवृत्ति के अनुप्रयोगों में, उदाहरण के लिए, बिजली की आपूर्ति को स्विच करने के लिए, Litz वायर का उपयोग करना एक बहु-फंसे हुए अछूता तार है जो त्वचा के प्रभाव के कारण होने वाले नुकसान को कम करता है लेकिन उच्च आवृत्तियों पर कम और कम प्रभावी हो जाता है (~ 1MHz) निकटता प्रभाव और व्यक्तिगत किस्में के कैपेसिटिव युग्मन।

संभवतः अधिक लाभ (विशेष रूप से निकटता प्रभाव के संबंध में) प्राप्त किया जा सकता है अगर एक गैर-संचालन कोर की परिधि के आसपास कई व्यक्तिगत किस्में एम्बेडेड थीं।

सवाल

क्या मैंने सिद्धांत में कुछ याद किया है?

यदि नहीं, तो उच्च आवृत्ति वाले प्रारंभकर्ता अनुप्रयोगों के लिए कोर वायर (या तो ट्यूब या स्ट्रैंड के चारों ओर के तार) का व्यावसायिक उपयोग क्यों नहीं किया जाता है?

परिशिष्ट

जैसा कि जॉन बर्कहेड उत्तर बताते हैं, फ्लैट वायर में मूल रूप से एक ही फायदे हैं जिनमें से कोई भी नुकसान नहीं है (उदाहरण के लिए, कारक भरें)। लेकिन इससे मुझे पूछना पड़ता है:

इन अनुप्रयोगों के लिए इंसुलेटेड-कोर फ्लैट वायर का उपयोग क्यों नहीं किया जा रहा है? उच्च पर्याप्त आवृत्तियों पर लगभग आधे प्रतिरोध के साथ फ्लैट तार का समान लाभ होना चाहिए। क्या संभावित लाभ असंगत हैं?


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टिप्पणियाँ विस्तारित चर्चा के लिए नहीं हैं; इस वार्तालाप को बातचीत में स्थानांतरित कर दिया गया है । किसी भी निष्कर्ष पर पहुंचे प्रश्न और / या किसी भी उत्तर को वापस संपादित किया जाना चाहिए।
डेव ट्वीड

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मुझे इसे आगे पढ़ने की आवश्यकता होगी, लेकिन मुझे Litz तार पर पृष्ठों का यह सेट मिला । सिर्फ एक नोट।
जोंक

जवाबों:


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नहीं, आप सिद्धांत में सही हैं, लेकिन फ्लैट तार का उपयोग करने की तुलना में आपके दृष्टिकोण में मात्रा में अनावश्यक वृद्धि होती है, जो निर्माण के लिए दोनों आसान है और त्वचा के प्रभाव के लिए एक समान लाभ और वॉल्यूमेट्रिक दक्षता का लाभ प्रदान करता है।


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मैंने कभी नहीं देखा है कि आरएफ वायर, ट्रांसफॉर्मर या इंडिकेटर्स में फ्लैट वायर का इस्तेमाल किया जा रहा है जबकि Litz वायर काफी आम है। क्या आप उन लोगों को इंगित करने के लिए अपने जवाब का विस्तार कर सकते हैं और यह कैसे तुलना करता है?
एडगर ब्राउन


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आपके प्रश्न के लिए, Litz तार में उच्च-वर्तमान अनुप्रयोगों के लिए खराब वॉल्यूमेट्रिक दक्षता है क्योंकि इन्सुलेशन और तार कॉइल में एक दूसरे को पार करते हैं। एक समान वर्तमान वितरण प्राप्त करने के लिए उच्च धाराओं पर समाप्त करना भी मुश्किल है। यह कम धाराओं में उपयोगी होता है जब आप अंतरिक्ष में बाधा नहीं डालते हैं, क्योंकि फ्लैट तार हवा के लिए मुश्किल होता है।
जॉन बिर्कहेड

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यदि मेरा अंतर्ज्ञान सही है, तो एक गैर-प्रवाहकीय कोर के साथ एक फ्लैट तार में एक फ्लैट तार की तुलना में उच्च आवृत्तियों पर कम प्रतिबाधा होगी (और एक पतली इन्सुलेशन-भरी ट्यूब को समतल करके निर्माण करना अपेक्षाकृत आसान होना चाहिए)। इसलिए, हालांकि यह सही दिशा में इंगित करता है और प्रश्न के मुख्य पहलू का उत्तर देता है, लेकिन यह इसे पूरी तरह से संबोधित नहीं करता है। क्या लाभ नगण्य हैं, या अनुप्रयोग स्थान गैर-मौजूद है?
एडगर ब्राउन

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सबसे पहले, वास्तव में दिलचस्प और अच्छी तरह से पूछे जाने वाले प्रश्न के लिए धन्यवाद, (मेरे दिल के पास एक मैग्नेटिक्स लड़का है)। यह सिर्फ त्वचा की गहराई तक तार को समतल करना आसान है - केवल एक मामूली अंतर होगा क्योंकि प्रस्तावित कंडक्टर के केंद्र में आपके परिदृश्य में इन्सुलेशन होगा, वैसे ही दो परतों के बीच इन्सुलेशन है, और आप एक ही क्रॉस प्राप्त कर सकते हैं एक व्यापक फ्लैट तार के साथ अनुभाग। यह निर्धारित करना एक दिलचस्प अध्ययन होगा कि यदि कोई लाभ प्राप्त किया जाता है - तो यह "महसूस" करता है जैसे अंतर-घुमावदार समाई कम हो सकती है।
जॉन बिर्कहेड

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Litz तार के लिए विकिपीडिया प्रविष्टि में आपके प्रश्न का सीधा उत्तर है कि "खोखले ट्यूब का उपयोग क्यों नहीं किया जाता है?"

प्रतिरोध को कम करने के लिए एक तकनीक सतह के पास प्रवाहकीय सामग्री को अधिक से अधिक रखना है जहां एक खोखले तांबे की ट्यूब के साथ तार की जगह वर्तमान है। ट्यूब का बड़ा सतह क्षेत्र एक समान क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के साथ एक ठोस तार की तुलना में बहुत कम प्रतिरोध के साथ वर्तमान का संचालन करता है। प्रतिरोध को कम करने के लिए, उच्च शक्ति वाले रेडियो ट्रांसमीटर के टैंक कॉइल अक्सर तांबे के टयूबिंग, बाहर से मढ़वाया जाता है। हालांकि टयूबिंग लचीली नहीं है और झुकने और आकार देने के लिए विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है।

लेख यह वर्णन करने के लिए आगे बढ़ता है कि क्यों Litz तार एक वैकल्पिक समाधान प्रदान करता है।


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इंडक्शन हीटिंग (औद्योगिक) आमतौर पर प्रारंभ करनेवाला के लिए खोखले तांबा टयूबिंग का उपयोग करता है।

जब आप 1000 किलोवाट या अधिक चल रहे हैं, तो आप बेहतर मानते हैं कि तांबे के नुकसान को कम करने की आवश्यकता है।

इसके अतिरिक्त, पानी ठंडा करने के लिए खोखले कोर का उपयोग किया जाता है।

कभी-कभी तांबे को "खोखले बार" कहा जाता है। यह आयताकार या गोल में आता है। खोखले बार और मोटाई वांछित होने के लिए "चक्की चलाने" का आदेश देना असामान्य नहीं है।

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किस आवृत्ति पर यह सामान्य रूप से काम कर रहा है?
एडगर ब्राउन

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@EdgarBrown .भारत हीटर का उपयोग 50 हर्ट्ज से लेकर कई मेगाहर्ट्ज़ तक किया जाता है। हालांकि ज्यादातर 50 kHz से नीचे है।
मारला

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वास्तव में बहुत उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए अछूता कोर तार पर एक संस्करण है। इसे वेवगाइड कहा जाता है। यह एक खोखली नली है जिसका उपयोग RF के संचालन के लिए किया जाता है। मैं यह समझ रहा हूं कि सिग्नल बाहर के बजाय संवाहक खोल के अंदर की यात्रा करता है, लेकिन केवल त्वचा के हुक के रूप में मोटी होने के रूप में कंडक्टर के खोल की आवश्यकता होती है।

हालांकि इंडक्टर्स के लिए ज्यादा उपयोग नहीं किया गया है।


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एक तरंग एक अलग बात है। आरएफ हवा में ही यात्रा कर रहा है, और अंदर से (सरल बनाने के लिए) "परावर्तित" हो रहा है, बल्कि वास्तव में वेवगाइड की धातु में यात्रा कर रहा है,
mbrig

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@ मैब्रिग: अंतर उतना बड़ा नहीं है जितना आप सोचते हैं। उच्च आवृत्तियों पर एक ठोस तार का उपयोग करने से भी अधिकांश शक्ति कंडक्टर के आसपास के क्षेत्र में बह रही है , न कि कंडक्टर के अंदर। सी एफ पोयंटिंग वेक्टर
दही
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