Skinhatás

A skin-hatás vagy más néven skin-effektus az áram és a vezető keresztmetszetének egyik jelensége.

A skin-hatás szemléltetése a vezető felületén

Egyenáram esetén az áram a vezető anyag keresztmetszetén egyenletesen oszlik el, az áramsűrűség a keresztmetszet bármely részén azonos. Váltóáramnál (főképp magas frekvencián) ez nem érvényes, a huzal ellenállása nagyobb, mint amikor egyenáram folyik rajta. A változást a vezetőt körülvevő és a frekvencia ütemében változó mágneses tér okozza, amely a vezetőben az örvényáramhoz hasonló áramot hoz létre.

A Lenz-törvény értelmében ez az áram nem örvényszerű, hanem a mágneses teret létrehozó árammal ellentétes irányú. A két áram egymást taszítja, a járulékos mágneses tér a vezető áramát a felületre szorítja. A jelenséget skin-hatásnak vagy skin-effektusnak nevezzük.

Veszteségek csökkentése sodrott huzallal

A hasznos keresztmetszet és eredő ellenállás számítása

$r={\frac {d}{2}}$

$\omega =2\pi f$

$\mu =\mu _{0}\mu _{r}$

$A=r^{2}\pi$

$R={\frac {l}{\rho A}}$

$f_{\delta =r}={\frac {8\rho }{2\pi d^{2}\mu }}$

$\delta ={\sqrt {\frac {2\rho }{\omega \mu }}}$

$r'=r-\delta$

$d'=2r'$

$A'=r^{2}\pi -r'^{2}\pi$

$R'={\frac {l}{\rho A'}}$

Bemenő paraméterek:

• d - a vezető átmérője
• l - a vezető hossza
• f - a vezetőben folyó váltóáram frekvenciája
• ρ - a vezető fajlagos ellenállása
• μ_r - a vezető mágneses permeabilitása
• μ₀ - a vákuum mágneses permeabilitása

Számított paraméterek:

• r - a vezető sugara
• A - a vezető keresztmetszete
• R - a vezető ellenállása
• f_δ=r - a maximális frekvencia, ami az adott átmérőjű vezető teljes keresztmetszetén átfolyhat
• δ - a behatolási mélység
• r' - a vezető azon részének sugara, amelyben nem folyik áram
• d' - a vezető azon részének átmérője, melyben nem folyik áram
• A' - a vezető hasznos keresztmetszete
• R' - a vezető ellenállása a vezetőben folyó váltóáram frekvenciáján