什么是集肤效应？如何降低集肤效应( 二 ) _集肤效应

Sf =S Rac =Rdc
式中Sf -- 交流趋肤效应面积
S -- 导线截面面积
Rdc -- 导线的直流电阻
Rac -- 导线的交流电阻
因此，减低趋肤效应电阻的最直接的方法，就是改变导线截面的形状，尽量使趋肤效应面积和导线截面面积相同。
(*在计算圆导线和扁导线的交流趋肤效应电阻时，设定趋肤深度条件为小于圆线半径或扁线窄边高度的1/2 ，在趋肤深度大于这个设定时，计算趋肤效应电阻是无意义的)
1、用多股细线并联代替单根导线来减低趋肤效应的影响：
对于直径为D的圆铜导线，如果传送电流的频率为 f (Hz) ，保持交流载流密度Jf 和直流载流密度J 相当，最佳降低趋肤效应电阻的方法是用多股细线替换，使Sf=S ，每股细线的直径为：

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细线的股数为：

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例如，电流 I = 10A ，电流密度J = 5.66A/mm2 ，单股导线的直径为：

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导线的直流电阻最为：Rdc =0.01 x L
(*Rdc =ρ x [ 1 + k x ( T -20 ) ] x L / S；
ρ 铜=0.01749Ωm/mm2；k 是导体材料随温度的变化系数，为0.00393) 当电流频率 f = 100kHz时，趋肤效应深度：

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趋肤效应面积：Sf =πx ( D - d ) x d=0.8472 mm2
趋肤效应电阻(20℃时)：Rac =0.021 x L （*Rac =ρ x [ 1 + k x ( T -20 ) ] x L / Sf)
交流载流密度：Jf =I/Sf=11.803 A/mm2
用细线代替时，每股线的直径df 和截面积 Sfn为：df =2 x d =0.42 mm
Sfn =πx df 2 / 4 =0.13726 mm2
股数：N =D2 / df 2 =12.87≈13
用细线代替后，每股电流 In 和电流密度Jn为：In =I/N=0.7769 A
Jn =In/Sfn=5.66 A/mm2
趋肤效应电阻(20℃时)：Rac =0.01749 x L / ( N x Sfn )=0.01x L≈Rdc
结论：
用1 根1.50mm直径的圆铜线，传送100kHz 10A电流时，电流密度是直流的2.085倍，交流电阻是直流电阻的2.1倍，交流损耗也是直流损耗的2.1倍；使用13根0.42mm直径的圆导线并联来代替1.50mm的单根导线时，交流电阻，电流密度，交流损耗和直径1.50mm的导线的直流电阻，直流电流密度和损耗相当。

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2、用带状导线来减低趋肤效应的影响：
在大电流时经常使用扁铜线，在可能的情况下，可以将导线的厚度减小，宽度增加，使其变成带状，只要合理的确定带状线的厚度和宽度，就可以使其高频趋肤效应的影响最小。
根据扁线最佳高度a = 2 x d 的原则，带状铜线的最佳厚度为：

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宽度则由要求的电流密度确定。
对于厚度为 a 的带状线，如果传送电流的频率为 f (Hz) ，保持交流载流密度Jf 和直流载流密度J 相当，得到最佳减低趋肤效应电阻的带状宽度W是：

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例如，电流 I = 100A ，电流密度J = 5.0A/mm2 ，单股扁线的截面积是：
S =I/J=100/5=20.0 mm2
导线的直流电阻最为：Rdc =0.8745 x L mΩ
当电流频率 f = 100kHz时，趋肤效应深度：

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如果使用 a=2mm ， b= 10mm的扁线时，其有效载流面积为：
Sf =2 x d x ( b + a - 2 x d )=4.842mm2
交流载流密度：Jf=I/Sf =20.65 A/mm2
趋肤效应电阻(20℃时)变为：Rac ≈3.6122 x LmΩ。
当用带状导线代替扁线时，带的最佳厚度为：a =2 x d =0.42 mm
趋肤效应面积应和扁线面积相同：Sf =a x W =S=20.0mm2
则有带的宽度为：W =S / a≈48 mm
此时，趋肤效应电阻(20℃时)：Rac ≈0.8676 x L mΩ （此时带状导线的截面积为a x W=20.16 ，所以此时Rac比Rdc稍小一点点）