هل تعلم ما هى ظاهرة Skin effect
ظاهرة Skin effect
ظاهرة (Skin Effect) هي ظاهرة في الفيزياء تحدث عندما يتدفق التيار الكهربائي في موصل ، مثل سلك أو قضيب من المعدن. تتسبب هذه الظاهرة في تركز التيار على الجزء الخارجي من الموصل، بينما يقل التيار في الأجزاء الداخلية.
عندما يتدفق التيار الكهربائي في الموصل، ينشأ حقل مغناطيسي حوله. هذا الحقل المغناطيسي يتفاعل مع التيار نفسه، ويسبب ظاهرة تداخل مغناطيسي تعرف بـ"تأثير الانتقال المتدرج". بمعنى آخر، يولد الحقل المغناطيسي تيارًا ثانويًا في الموصل يتعارض مع التيار الأصلي.
نتيجة لهذا التأثير، يتدفق التيار الكهربائي بكثافة أكبر في المنطقة الخارجية من الموصل، في حين ينقص تدريجياً في الأجزاء الداخلية. هذا يعني أن أجزاء الموصل الداخلية تكون غير فعالة في نقل التيار..
وتتسبب هذه الظاهره فى نقص مساحة المقطع الفعليه للموصل A وبالتالي يزداد المقاومة الظاهرية للموصل R.
ظاهرة الانتقال المتدرج شائعة في تطبيقات تيار متردد (alternating current) وعالي التردد، مثل الأنظمة الكهربائية للطاقة ومحولات الطاقة والأسلاك النحاسية المستخدمة في الاتصالات.
تأثير الانتقال المتدرج يؤدي إلى زيادة خسارة الطاقة وتسخين الموصل، ويمكن أن يؤثر على أداء الدوائر الكهربائية في الترددات العالية.
كيف يمكن التغلب على ظاهرة Skin effect
للتغلب على ظاهرة Skin effect ، يتم استخدام تصميمات خاصة للموصلات، مثل الموصلات متعددة الأنوية والموصلات المضفرة. هذه التصميمات تساعد في توزيع التيار بشكل أكثر توازناً عبر مقطع الموصل وتقليل تأثير الانتقال المتدرج.
بالإضافة إلى استخدام تصميمات خاصة للموصلات، هناك بعض الطرق الأخرى المستخدمة للتغلب على ظاهرة الانتقال المتدرج (Skin Effect). وفيما يلي بعض هذه الطرق:
1. استخدام المواد ذات موصلية عالية: يمكن استخدام مواد موصلة ذات موصلية عالية لتقليل تأثير الانتقال المتدرج. على سبيل المثال، يمكن استخدام النحاس بدلاً من الألومنيوم، حيث يكون للنحاس موصلية أعلى.
2. تقليل التردد: يتناسب تأثير الانتقال المتدرج عكسياً مع تردد التيار. بالتالي، يمكن تقليل تأثير الانتقال المتدرج عن طريق تقليل تردد التيار. هذا يمكن تحقيقه عن طريق استخدام تيار مستمر بدلاً من تيار متردد، أو عن طريق استخدام ترددات أقل إذا كان ذلك ممكنًا في التطبيق المحدد.
3. استخدام موصلات مجدوله stranded بدلا من موصلات مصمته Solid
تستخدم الموصلات المضفرة للتغلب على تأثير الانتقال المتدرج عن طريق تقسيم الموصل إلى عدة أسلاك أرفع ولكل منها ترتيبها الخاص، وتتداخل هذه الأسلاك مع بعضها البعض بشكل معين. هذا التصميم يسمح بتوزيع التيار بشكل أكثر توازناً عبر المقطع العرضي للموصل وبالتالي يقلل من تأثير الانتقال المتدرج.
.jpg "ظاهرة Skin effect")
4. استخدام الأنابيب الموصلة: في بعض التطبيقات، يمكن استخدام أنابيب موصلة بدلاً من الأسلاك الفردية. توفر الأنابيب الموصلة سطحًا أكبر لمرور التيار، مما يقلل من تأثير الانتقال المتدرج.
ما هي الأنابيب الموصلة وكيف يمكنها تقليل تأثير الانتقال المتدرج في الموصلات؟
الأنابيب الموصلة (Conductive Tubes) hollow conductors
هي تقنية تستخدم في تصميم الموصلات لتقليل تأثير الانتقال المتدرج، وتعتبر واحدة من الحلول المستخدمة لخفض خسارة الطاقة في التطبيقات عالية التردد.
تتكون الأنابيب الموصلة من موصل خارجي معدني يحيط بالموصل الداخلي. الموصل الخارجي يعمل كغلاف موصل يحتوي التيار الكهربائي، بينما يتدفق التيار الفعلي عبر الموصل الداخلي.
باستخدام الأنابيب الموصلة، يتم توزيع التيار بشكل أكثر تناسقًا عبر القسم المركزي والقسم الخارجي من الموصل. وبالتالي، يتم تقليل تأثير الانتقال المتدرج وتركيز التيار على السطح الخارجي للموصل.
هذا التصميم يؤدي إلى تقليل المقاومة الظاهرية للموصل وبالتالي خسارة الطاقة. وتعزز الأنابيب الموصلة أيضًا توزيع التيار بالتساوي في مقطع الموصل، مما يقلل من تسخين الموصل ويحسن كفاءته.
تستخدم الأنابيب الموصلة عادة في تطبيقات التيار المتردد عالي التردد مثل أنظمة الطاقة والاتصالات. يتم اختيار حجم وتصميم الأنابيب الموصلة بناءً على تردد التيار وقدرة التيار المارة بها.
بشكل عام، يمكن القول أن الأنابيب الموصلة تعمل على توزيع التيار بشكل أفضل عبر الموصل وتقليل تأثير ظاهرة Skin effect ، مما يساهم في تقليل خسارة الطاقة وتحسين أداء النظام الكهربائي.
وفى هذا المقال اكتفى بهذا القدر
والى اللقاء
من المقالات السابقة .. إقرأ ايضا .. التالى
* حلقة(8) من سلسلة مهارات العمل على يوتيوب (مهارات هامة جدا)
*Distance protection relay (مقدمة)
* موزعات الجهد المتوسط (مقال 2)
* الحماية ضد الصواعق (البرق) Lightning Protection
* توفير الجو الملائم فى بيئة العمل
* مقالتى على موقع المدونه الشخصى
* سلسلة مهارات العمل على يوتيوب (مهارات هامة جدا)
.
فضلا ، قوموا بنشر المقال ، لتعم الفائدة
وإن كان لديكم أى إستفسار حول أى مما ورد فى المقال، لا تترددوا فى ترك تعليق ، وسوف أقوم بالرد عليكم فى أسرع وقت إن شاء الله
دمتم بخير وسعداء ، وتذكرونا معكم فى صالح الدعاء.
إعداد وتقديم
مهندس/ محمد علام
01062255748
صفحتى بالفيس بوك
لينك قناة اليوتيوب
* مهندس بقسم التصميم الكهربى (بدرجة مدير إدارة)
* نقوم بإنشاء الرسومات الكهربية لخلايا التحكم، والحماية، والقياس، .... لتشغيل المحطات الكهربية للجهد العالى والجهد المتوسط من بداية إستلام المواصفات الفنية، وبنظام تسليم مفتاح
* شرفت بتدريب طلبة كليات الهندسة لمعظم الجامعات (تدريب صيفى للطلبة) على مدار السنوات السابقة
* سابقة الأعمال التى قمت بها فى قسم التصميم الكهربى .. هو تصميم وإنشاء رسومات العديد من المحطات جهد 66 ك.ف وجهد 220 ك.ف حتى مرحلة الربط والتشغيل.
* وايضا تصميم الرسومات التنفيذية لجميع موزعات الجهد المتوسط 11 ك.ف و 24 ك.ف
حتى الوصول للوحات الربط الحلقى والأكشاك.
تعليقات
إرسال تعليق