निकटता प्रभाव

इलेक्ट्रोमैग्नेटिज्म में, निकटता प्रभाव पास के समानांतर [[विद्युत कंडक्टर]]ों में होने वाली विद्युत प्रवाह का पुनर्वितरण है, जो वैकल्पिक रूप से एक ही दिशा में बहने वाली वर्तमान को ले जाता है, जो कंडक्टर में वर्तमान वितरण को पास के कंडक्टर से दूर की ओर ध्यान केंद्रित करने का कारण बनता है।यह अन्य कंडक्टर के समय-अलग-अलग चुंबकीय क्षेत्र से प्रेरित एडी धाराओं के कारण होता है।उदाहरण के लिए, तार के एक कॉइल में एक -दूसरे के बगल में पड़े तार के कई मोड़ के साथ वैकल्पिक करंट ले जाने के लिए, प्रत्येक तार में धारा आसन्न तारों से दूर होने वाले तार के प्रत्येक तरफ एक पट्टी में केंद्रित होगी।यह वर्तमान भीड़ प्रभाव कंडक्टर के एक छोटे प्रभावी क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र पर कब्जा करने का कारण बनता है, जिससे कंडक्टर के वर्तमान घनत्व और एसी विद्युत प्रतिरोध को बढ़ाता है।कंडक्टर के किनारे पर वर्तमान की एकाग्रता बढ़ती आवृत्ति के साथ बड़ी हो जाती है।इसी तरह, आसन्न कंडक्टरों में विपरीत दिशाओं में बहने वाले एसी ले जाने वाले, वर्तमान को कंडक्टर के किनारे अन्य कंडक्टर के निकटतम पुनर्वितरित किया जाएगा।

स्पष्टीकरण

एक बदलते चुंबकीय क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय प्रेरण द्वारा विद्युत कंडक्टर के भीतर एक विद्युत प्रवाह के वितरण को प्रभावित करेगा।जब एक वैकल्पिक वर्तमान (एसी) एक कंडक्टर के माध्यम से बहता है, तो यह उसके चारों ओर एक संबद्ध वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र बनाता है।वैकल्पिक चुंबकीय क्षेत्र आसन्न कंडक्टरों में एड़ी धाराओं को प्रेरित करता है, उनके माध्यम से प्रवाहित वर्तमान के समग्र वितरण को बदल देता है।नतीजा यह है कि वर्तमान कंडक्टर के क्षेत्रों में एक ही दिशा में करंट ले जाने वाले आस -पास के कंडक्टरों से दूर सबसे दूर केंद्रित है।

निकटता प्रभाव एक प्रत्यक्ष वर्तमान वर्तमान के प्रतिरोध की तुलना में आसन्न कंडक्टरों के एसी विद्युत प्रतिरोध को काफी बढ़ा सकता है।आवृत्ति के साथ प्रभाव बढ़ता है।उच्च आवृत्तियों पर, एक कंडक्टर का एसी प्रतिरोध आसानी से इसके डीसी प्रतिरोध के दस गुना अधिक हो सकता है।

उदाहरण

उदाहरण के लिए, यदि एक ही वैकल्पिक वर्तमान झूठ को एक दूसरे के समानांतर ले जाने वाले दो तार, जैसा कि एक प्रारंभ करनेवाला या ट्रांसफार्मर में उपयोग किए जाने वाले कॉइल में पाया जाएगा, तो एक तार का चुंबकीय क्षेत्र आसन्न तार में अनुदैर्ध्य एडी धाराओं को प्रेरित करेगा, उस प्रवाह मेंतार के साथ लंबे लूप, एक ही दिशा में तार के किनारे पर मुख्य धारा के रूप में दूसरे तार से दूर, और दूसरे तार के सामने तार के किनारे विपरीत दिशा में वापस।इस प्रकार एडी करंट पहले तार से दूर की ओर की ओर मुख्य करंट को सुदृढ़ करेगा, और पहले तार के सामने मुख्य करंट का विरोध करेगा।शुद्ध प्रभाव तार के क्रॉस सेक्शन में वर्तमान को दूसरे तार से दूर की ओर एक पतली पट्टी में वर्तमान को पुनर्वितरित करना है।चूंकि वर्तमान तार के एक छोटे से क्षेत्र में केंद्रित है, इसलिए प्रतिरोध बढ़ जाता है।

इसी तरह, विपरीत दिशाओं में बहने वाली बारी -बारी से दो आसन्न कंडक्टरों में, जैसे कि बिजली का केबल और बस सलाखों के जोड़े में पाए जाते हैं, प्रत्येक कंडक्टर में वर्तमान अन्य कंडक्टर के सामने एक पट्टी में एक पट्टी में केंद्रित होता है।

प्रभाव

अतिरिक्त प्रतिरोध बिजली के नुकसान को बढ़ाता है, जो पावर सर्किट में, अवांछनीय हीटिंग उत्पन्न कर सकता है।निकटता और त्वचा का प्रभाव उच्च आवृत्तियों पर संचालित कुशल ट्रांसफार्मर और इंडक्टरों के डिजाइन को काफी जटिल करता है, उदाहरण के लिए स्विच-मोड बिजली की आपूर्ति में उपयोग किया जाता है।

रेडियो आवृत्ति में रेडियो उपकरण में उपयोग किए जाने वाले सर्किट, निकटता और त्वचा के प्रभाव के नुकसान में क्यू कारक को कम करते हैं, बैंडविड्थ (सिग्नल प्रोसेसिंग) को व्यापक बनाते हैं।इसे कम करने के लिए, आकाशवाणी आवृति इंडक्टर्स में विशेष निर्माण का उपयोग किया जाता है।घुमावदार आमतौर पर एक ही परत तक सीमित होता है, और अक्सर कंडक्टरों को अलग करने के लिए मोड़ अलग -अलग होते हैं।मल्टीलेयर कॉइल में, एक दूसरे के समानांतर पड़े तारों से बचने के लिए क्रिसक्रॉस पैटर्न में क्रमिक परतें घाव होती हैं;इन्हें कभी-कभी टोकरी-बुनाई घुमावदार के रूप में संदर्भित किया जाता है | बास्केट-वेव या हनीकॉम्ब कॉइल।चूंकि कंडक्टर की सतह पर वर्तमान प्रवाह होता है, इसलिए उच्च आवृत्ति कॉइल कभी-कभी चांदी-चढ़ाया जाता है, या लिट्ज़ तार से बना होता है।

नुकसान के निर्धारण के लिए डॉवेल विधि

ट्रांसफॉर्मर के लिए यह एक-आयामी विधि मानती है कि तारों में आयताकार क्रॉस-सेक्शन होता है, लेकिन इसे समान क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र के साथ वर्ग के रूप में इलाज करके लगभग परिपत्र तार पर लागू किया जा सकता है।

वाइंडिंग को 'भागों' में विभाजित किया जाता है, प्रत्येक भाग परतों का एक समूह होता है जिसमें शून्य मैग्नेटोमोटिव बल की एक स्थिति होती है।एक अलग प्राथमिक और माध्यमिक घुमावदार के साथ एक ट्रांसफार्मर के लिए, प्रत्येक घुमावदार एक हिस्सा है।इंटरलेव्ड (या सेक्शनलाइज्ड) वाइंडिंग के साथ एक ट्रांसफार्मर के लिए, अंतरतम और बाहरी खंड प्रत्येक एक भाग होते हैं, जबकि अन्य वर्गों को प्रत्येक को उस बिंदु पर दो भागों में विभाजित किया जाता है जहां शून्य M.M.F होता है।

एक हिस्से का कुल प्रतिरोध द्वारा दिया गया है^{[citation needed]}

R_{\text{AC}}=R_{\text{DC}}\left(\operatorname {Re} (M)+{\frac {(m^{2}-1)\operatorname {Re} (D)}{3}}\right)

अलग -अलग आवृत्तियों पर स्ट्रिप वाइंडिंग के एक हिस्से के लिए एसी से डीसी प्रतिरोध का अनुपात (Δ त्वचा की गहराई है)।यह देखा जा सकता है कि परतों की संख्या में वृद्धि से नाटकीय रूप से उच्च आवृत्तियों पर प्रतिरोध बढ़ जाता है।

*आर_DC भाग का डीसी प्रतिरोध है

Re (·) कोष्ठक में अभिव्यक्ति का वास्तविक हिस्सा है
भाग में परतों की संख्या, यह एक पूर्णांक होना चाहिए
$M=\alpha h\coth(\alpha h)$
$D=2\alpha h\tanh(\alpha h/2)$
$\alpha ={\sqrt {\frac {j\omega \mu _{0}\eta }{\rho }}}$ $\alpha ={\sqrt {\frac {j\omega \mu _{0}\eta }{\rho }}}$
- $\omega$ वर्तमान की कोणीय आवृत्ति
- $\rho$ कंडक्टर सामग्री की प्रतिरोधकता
- $\eta =N_{l}{\frac {a}{b}}$ $\eta =N_{l}{\frac {a}{b}}$
  - एन_l प्रति परत की संख्या
  - एक चौकोर कंडक्टर की चौड़ाई
  - बी घुमावदार खिड़की की चौड़ाई
  - एक वर्ग कंडक्टर की ऊंचाई

चुकता-क्षेत्र-व्युत्पन्न विधि

इसका उपयोग राउंड वायर या लिट्ज़ वायर ट्रांसफॉर्मर या इंडिकेटर्स के लिए किया जा सकता है, जिसमें प्रत्येक घुमावदार में मनमाने ढंग से वर्तमान तरंगों के साथ मनमाने ढंग से ज्यामिति के कई वाइंडिंग के साथ इंडक्टर्स होते हैं।प्रत्येक स्ट्रैंड का व्यास 2 त्वचा की गहराई से कम होना चाहिए | Δ।यह भी मानता है कि चुंबकीय क्षेत्र तार की धुरी के लंबवत है, जो कि अधिकांश डिजाइनों में मामला है।

प्रत्येक घुमावदार के कारण बी फ़ील्ड के मानों को व्यक्तिगत रूप से खोजें।यह एक साधारण मैग्नेटोस्टैटिक एफईए मॉडल का उपयोग करके किया जा सकता है जहां प्रत्येक घुमावदार को निरंतर वर्तमान घनत्व के एक क्षेत्र के रूप में दर्शाया जाता है, व्यक्तिगत मोड़ और लिट्ज़ स्ट्रैंड्स को अनदेखा करता है।
इन क्षेत्रों से एक मैट्रिक्स, डी का उत्पादन करें।D ज्यामिति का एक कार्य है और वर्तमान तरंगों से स्वतंत्र है।
$\mathbf {D} =\gamma _{1}\left\langle {\begin{bmatrix}\left|{\hat {{\vec {B}}_{1}}}\right|^{2}&{\hat {{\vec {B}}_{1}}}\cdot {\hat {{\vec {B}}_{2}}}\\{\hat {{\vec {B}}_{2}}}\cdot {\hat {{\vec {B}}_{1}}}&\left|{\hat {{\vec {B}}_{2}}}\right|^{2}\end{bmatrix}}\right\rangle _{1}+\gamma _{2}\left\langle {\begin{bmatrix}\left|{\hat {{\vec {B}}_{1}}}\right|^{2}&{\hat {{\vec {B}}_{1}}}\cdot {\hat {{\vec {B}}_{2}}}\\{\hat {{\vec {B}}_{2}}}\cdot {\hat {{\vec {B}}_{1}}}&\left|{\hat {{\vec {B}}_{2}}}\right|^{2}\end{bmatrix}}\right\rangle _{2}$
$\mathbf {D} =\gamma _{1}\left\langle {\begin{bmatrix}\left|{\hat {{\vec {B}}_{1}}}\right|^{2}&{\hat {{\vec {B}}_{1}}}\cdot {\hat {{\vec {B}}_{2}}}\\{\hat {{\vec {B}}_{2}}}\cdot {\hat {{\vec {B}}_{1}}}&\left|{\hat {{\vec {B}}_{2}}}\right|^{2}\end{bmatrix}}\right\rangle _{1}+\gamma _{2}\left\langle {\begin{bmatrix}\left|{\hat {{\vec {B}}_{1}}}\right|^{2}&{\hat {{\vec {B}}_{1}}}\cdot {\hat {{\vec {B}}_{2}}}\\{\hat {{\vec {B}}_{2}}}\cdot {\hat {{\vec {B}}_{1}}}&\left|{\hat {{\vec {B}}_{2}}}\right|^{2}\end{bmatrix}}\right\rangle _{2}$
- ${\hat {{\vec {B}}_{j}}}$ घुमावदार j में एक इकाई वर्तमान के कारण क्षेत्र है
- $⟨,⟩ j$ घुमावदार j के क्षेत्र पर स्थानिक औसत है
- $\gamma _{j}={\frac {\pi N_{j}l_{t,j}d_{c,j}^{4}}{64\rho _{c}}}$ $\gamma _{j}={\frac {\pi N_{j}l_{t,j}d_{c,j}^{4}}{64\rho _{c}}}$
  - $N_{j}$ लिट्ज़ वायर के लिए घुमावदार जे में मोड़ की संख्या है, यह प्रति मोड़ और स्ट्रैंड्स की संख्या का उत्पाद है।
  - $l_{t,j}$ एक मोड़ की औसत लंबाई है
  - $d_{c,j}$ तार या स्ट्रैंड व्यास है
  - $\rho _{c}$ तार की प्रतिरोधकता है
सभी वाइंडिंग में एसी पावर लॉस डी का उपयोग करके पाया जा सकता है, और प्रत्येक घुमावदार में विद्युत प्रवाह#परिभाषा के लिए अभिव्यक्ति: $P={\overline {{\begin{bmatrix}{\frac {di_{1}}{dt}}&{\frac {di_{2}}{dt}}\end{bmatrix}}\mathbf {D} {\begin{bmatrix}{\frac {di_{1}}{dt}}\\{\frac {di_{2}}{dt}}\end{bmatrix}}}}$
कुल घुमावदार शक्ति हानि तब डीसी हानि के साथ इस मूल्य को मिलाकर पाया जाता है, $I_{\text{rms}}^{2}\times R_{\text{DC}}$

विधि को कई वाइंडिंग के लिए सामान्यीकृत किया जा सकता है।

यह भी देखें

त्वचा का प्रभाव

बाहरी संबंध

Skin Effect, Proximity Effect, and Litz Wire Electromagnetic effects
Skin and Proximity Effects and HiFi Cables

संदर्भ

Terman, F.E. Radio Engineers' Handbook, McGraw-Hill 1943—details electromagnetic proximity and skin effects
Dowell, P. L. (August 1966). "Effects of eddy currents in transformer windings". Proceedings of the Institution of Electrical Engineers. 113 (8): 1387–1394. doi:10.1049/piee.1966.0236.
Sullivan, Charles (2001). "Computationally Efficient Winding Loss Calculation with Multiple Windings, Arbitrary Waveforms, and Two-Dimensional or Three-Dimensional Field Geometry" (PDF). IEEE Transactions on Power Electronics. Vol. 16, no. 1. pp. 142–150. doi:10.1109/63.903999.