Effet peau aux fréquences superposées

Zé Pedro FA

Effet peau aux fréquences superposées


Un signal haute fréquence affecte-t-il la profondeur de peau d’un autre signal basse fréquence?

Par exemple: sur un conducteur en cuivre solide de 6 mm2, trois courants le traversent en même temps:

  • 15 A DC

  • 15 A rms @ 50Hz

  • 5 A rms @ 15 kHz (édité)

Puis-je calculer l’effet de peau individuellement pour chaque signal et additionner les pertes? Ou les courants influencent-ils les effets cutanés les uns des autres?

Marcus Müller

par curiosité: d’où vient votre courant 5A @ 15 kHz? Cela ressemble à une application intéressante! (prenez également en compte l’inductivité et les effets conducteurs si ce câble est suffisamment long)

Zé Pedro FA

Les trois courants ne sont que pour une explication plus facile. Le courant réel n’a pas de composante continue. C’est pour un GTI, et le 15 kHz est la fréquence de commutation. Je me demandais simplement si Litz était nécessaire pour les selfs, étant donné que je ne comprenais pas l’interaction entre les fréquences.

Réponses


 Marcus Müller

Réponse courte

non. L’effet de peau est entièrement expliqué par le modèle linéaire de l’équation de Maxwell, de sorte que différentes fréquences peuvent être considérées indépendamment.

Également

à 50 Hz, la profondeur de votre peau est d’environ 9 mm; beaucoup plus épais que votre conducteur (cela a du sens, non? Sinon, nous n’utiliserions pas de cuivre massif pour la distribution d’énergie!).

Longue réponse

La profondeur de peau non nulle est due à la non-idéalité de votre conducteur. Bien sûr, si vous chauffez un métal, cela change de conductivité / résistance.

Dans votre cas, 6 mm² transportant un courant de somme maximum de 35 A: Ignorez. Votre câble a une résistance d’environ 2,4 mΩ par 1 m de longueur; P = I² · R ~ = 10³ A² · 2,4 · 10⁻³ Ω = 2,4 W. Se débarrasser de 2,4 W de chaleur sur 1 m de longueur: cela se fera tout seul.

Avec les trois courants aux bonnes fréquences, on peut même être précis:

  • 5A @ 0 Hz: profondeur de peau « infinie ». Pas d’échauffement significatif dû à ce courant.
  • 15 A @ 50 Hz: profondeur de peau >> rayon. Pas d’échauffement significatif dû à ce courant.
  • 15 @ 15 kHz: profondeur de peau d’environ 0,5 mm. La zone résultante de la section transversale conductrice est

Les choses empirent dans les matériaux non linéaires, mais je suis assez optimiste que votre conducteur en cuivre soit suffisamment linéaire.

Zé Pedro FA

Merci! Je voulais dire 15 kHz sur le dernier courant, déjà édité. N’avait pas pensé à l’influence thermique entre eux, intéressant.

Tony EE rocketscientist

Un autre exemple intéressant sont les onduleurs parallèles au réseau (GTI) où se trouve une ferme solaire massive avec des centaines de milliers d’onduleurs. La plupart produisent des courants sinusoïdaux purs, mais certains produisent un bruit de commutation et des harmoniques plus élevés peuvent avoir, disons, 50 A de courant sortant à la fréquence de ligne. à travers un fusible de 60 A mais si les harmoniques de l’extérieur sont shuntées à l’intérieur d’un filtre, le courant augmente et si l’effet de peau fait que le fusible est une résistance plus élevée, il se réchauffe plus facilement ou donne un faux fusible. de sorte que le fusible GTI pourrait être affecté par les courants de bruit harmoniques du réseau si le GTI shunte le courant f élevé.

 

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