سیم لیتز

سیم لیتز یک نوع سیم چند رشته است که رشته‌‌ ها دارای عایق جداگانه می باشند. سیم لیتز را با کنار هم قرار دادن و تاباندن چند رشته سیم می سازند. این نوع سیم برای کاهش اثر پوستی و اثر مجاورتی در جریان های متناوب (AC) فرکانس بالا مورد استفاده قرار می گیرد.

سیم لیتز

اثر پوستی:

مقاومتی که یک هادی الکتریکی در مقابل عبور جریان از خود نشان می دهد به سطح مقطع آن هادی وابسته است. به این ترتیب که هر چه سطح مقطع هادی الکتریکی بزرگ تر باشد، مقاومت الکتریکی آن کمتر است. در جریان های متناوب یا همان AC، به دلیل ایجاد جریان های گردابی درون هادی، الکترون ها تمایل به عبور از سطح هادی دارند و در عمق آن نفوذ نمی کنند. هرچه فرکانس جریان AC بزرگتر باشد، عمق نفوذ جریان الکتریکی در هادی کمتر می شود. نتیجه عبور نکردن جریان از مرکز سیم کاهش سطح مقطع موثر و افزایش مقاومت سیم است. در نتیجه مقاومت سیم در برابر جریان های AC بیشتر از مقاومت آن در جریان های DC و یا AC فرکانس پایین است. مقاومت AC سیم تابعی از فرکانس است. میزان تاثیر اثر پوستی بر مقاومت سیم را با پارامتری به نام عمق نفوذ بیان می کنند. اگر مقدار این پارامتر از شعاع سطح مقطع سیم بزرگ تر باشد، اثر پوستی تاثیری بر مقاومت سیم ندارد ولی اگر این پارامتر کوچک تر از شعاع سطح مقطع سیم باشد، مقاومت AC سیم تحت تاثیر اثر پوستی قرار می گیرد. به عنوان یک تقریب کاربردی، عمق نفوذ در فرکانس 60 هرتز 7.6mm و در فرکانس 100kHz برابر با 0.21mm است.

اثر مجاورتی:

این اثر نیز همانند اثر پوستی با کاهش سطح مقطع عبور جریان های AC از هادی الکتریکی به افزایش مقاومت سیم منجر خواهد شد. زمانی که دو سیم که جریان مشابهی را از خود عبور می دهند در مجاورت یکدیگر قرار بگیرند، میدان های مغناطیسی ایجاد شده به نحوی است که از عبور الکترون ها از محل مجاورت سیم ها جلوگیری می کند که این موضوع به کاهش سطح موثر عبور جریان می انجامد.

نحوه ساختن سیم لیتز:

در سیم پیچ های فرکانس بالا برای مقابله با اثرات پوستی و مجاورتی، به جای استفاده از یک رشته سیم از چند رشته سیم که به یکدیگر تابانده شده اند و سیم لیتز نام دارند استفاده می شود. برای ساخت چنین سیمی باید تعدادی از سیم های تک رشته را بین دو نقطه محکم کرده و از یک نقطه آن ها را توسط دستگاهی مانند دریل به هم بپیچانیم. البته سیم های لیتز به صورت آماده در بازار نیز موجود هستند ولی تنوع زیادی ندارند. برای ساخت سیم لیتز باید تعداد رشته و ضخامت سیم تک رشته را بدانیم. بدین منظور ابتدا سطح مقطع لازم برای جریان نامی سیم پیچ را محاسبه می کنیم. سپس با توجه به فرکانس، بیشترین ضخامتی که می توان استفاده کرد به نحوی که اثر لیتز تاثیرگذار نباشد را محاسبه می نماییم. برای این محاسبه، عمق نفوذ در فرکانس 100kHz که تقریباً 0.21mm است را مبنا قرار داده و با توجه به اینکه این پارامتر با جذر فرکانس رابطه عکس دارد، عمق نفوذ در فرکانس مطلوب محاسبه می شود. به عنوان مثال اگر فرکانس 50kHz باشد، عمق نفوذ تقریباً 0.3mm است. در نتیجه سیم تک رشته با قطر 0.6mm انتخاب می گردد. با تقسیم سطح مقطع مورد نیاز بر سطح مقطع سیم تک رشته تعداد رشته ها به دست می آید.

مطالب مرتبط:

طراحی ترانسفورماتور

محاسبات ترانسفورماتور

لینک مفید