<и о

й °

CSOOOOOOC-)

о о о о о о_о о оооооооо

^оооооосо оооооооо

О ООООооо

г

О и «г

ч S к .

>>2 -

Оомосоооо

СО —■ СМ -~ CN —'О

О о о о о^о о^— о"о о о о о о" о

OtDOOlOO^O C-l^O О О О О О С-1 ОООООООО

ЙОО—"-Оо ОО ООО ООО

0~(МГ^ЮО — ю со г~-

CM CS СЧ CM CS CS CS

'5 д S ьЗІ 5« о о g-s

считать, что ток протекает только в слое глубиной Д с равномерной плотностью &те/}^2 п за пределами этого слоя отсутствует, следовательно, в слое глубиной Д выделяется вся тепловая энергия. Приняв эти допущения, можно просто рассчитать активное сопротивление проводника н выполнить приближенный тепловой расчет.

В реальных условиях, когда размеры прямоугольного проводника конечны или проводник имеет форму цилиндра или трубы, законы уменьшения модулей Я, £ и б и изменения фазы по мере проникновения волны в проводящую среду изменяются, однако понятие глубины проникновения не теряет смысла, так как плотность тока и мощность спадают практически до нуля: первая — на расстоянии от поверхности (2,5-нЗ) Д, а вторая— около 2Д [35]. Поэтому влиянием толщины проводника можно пренебречь, если она не меньше 8Д, а кривизна поверхности не учитывается, если радиус не меньше 4А.

Глубина проникновения является важным параметром при расчете критериев, позволяющих оценить степень проявления поверхностного эффекта, правильно выбрать частоту тока для осуществления заданного технологического процесса. По формуле (8) проведен расчет глубины проникновения тока при различных частотах (табл. 1).

Эффект близости. Эффект близости проявляется при протекании переменного тока в системе проводников. При этом каждый из них находится не только в собственном переменном магнитном поле, но и в поле других проводников. На рис. 1 показана при-

близительная картина магнитного поля двух проводников при пггречном и одинаковом направлениях токов. Из рисунка видно, что за счет взаимодействия магнитных полей проводников наибольшая напряженность магнитного поля наблюдается у внутренних поверхностей в системе со встречным направлением тока (разность фаз равна 180°). Основная часть электромагнитной шергии поступает в проводник из зоны с наибольшей напряженностью магнитного поля. В этой зоне плотность тока наибольшая.

Чтобы убедиться в этом, применим закон полного тока к прямоугольному четырехугольному контуру, выделенному в поперечном сечении шины весьма большой толщины и ширины, на которую падает плоская электромагнитная волна, имеющая лишь

Рис. 1. Картина магнитного поля вокруг проводников, по которым текут одинаково (а) и встречно (б) направленные токи

касательные составляющие Е и Н. Примем дополнительно, что одна сторона контура лежит на поверхности шины и параллельна Н. Учитывая, что для этого случая составляющая электромагнитного поля в направлении, нормальном к поверхности, равна нулю, а одна из сторон контура, параллельная поверхности, удалена на достаточно большое расстояние (Н = 0), получим

у Н й\ = аНте = /т,

где а — длина стороны контура, лежащей на поверхности шины; /,„ — амплитуда полного тока, проходящего через поверхность, ограниченную контуром.

Из уравнения видно, что полный ток /„, находится в фазе с напряженностью магнитного ноля на поверхности шины. При а — I полный ток /ш, проходящий через поверхность, ограниченную контуром, называют настилом тока бт5. Настил тока численно равен напряженности магнитного поля на поверхности