Efecto pelicular
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Efecto pelicular. El efecto pelicular (también conocido como efecto skin o kelvin) en un conductor por el cual circula una corriente alterna consiste en la tendencia de la corriente a acumularse en la capa externa del conductor debido a la autoinducción del mismo, lo cual da lugar a un aumento de la resistencia efectiva del conductor y a una disminución de la intensidad admisible para un determinado aumento de la temperatura.
Sumario
Descripción
El efecto pelicular es el aumento de la densidad de corriente superficial en los cables al aumentar la frecuencia. A bajas frecuencias, los portadores de carga utilizan toda la sección transversal del conductor por igual para el desplazamiento, sin embargo, al aumentar la frecuencia se produce un incremento del campo magnético en la zona central del conductor que dificulta el desplazamiento de los portadores por dicha zona, haciendo aumentar la densidad de corriente en la zona superficial del conductor.
Este efecto ocurre en todos los conductores incluyendo los cables de conexión de resistencias, condensadores y bobinas.
Efectos
El resultado del efecto pelicular es una disminución efectiva de la sección transversal de paso de portadores por el conductor y por tanto un aumento de la resistencia en corriente alterna del cable.
El aumento de la resistividad efectiva en corriente alterna se puede expresar matemáticamente la siguiente expresión:
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donde R0 es la resistencia en corriente directa del conductor y K es un coeficiente que depende del parámetro intermedio:
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donde ƒ (frecuencia en Hz), μ (permeabilidad magnética del conductor) y R' (resitencia en corriente directa a la temperatura en cuestión expresada en Ω/km).
En las barras para fuertes corrientes en las que se utiliza un cierto número de conductores en paralelos este efecto es un factor importante a tener en cuenta, debido a que no solo afecta a cada conductor, sino, a cada grupo de conductor considerado como una unidad.
En los tubos, el efecto skin es menos importante que en los conductores planos de la misma sección, siendo los tubos de paredes delgadas los que se hallan menos influidos por tal efecto.
Los conductores de aluminio se hallan menos influidos por el efecto skin que los de cobre de sección similar, debido a la mayor resistividad del aluminio.
Reducción del efecto skin
La forma más económica de reducir las pérdidas por este efecto consiste en efectuar una adecuada selección en la forma de la sección del conductor. El efecto pelicular puede aminorarse también utilizando "hilos de Litz".
Hilo de litz
El "hilo de Litz" es un cable de conductores múltiples. Cada conductor tiene en él, un aislamiento delgado. Los conductores tiene diámetros pequeños y se trenzan para formar un cable pequeño.
Cuando se usa "hilo de Litz" los conductores individuales se sueldan en los terminales extremos de la bobina. Esto une todos los conductores en paralelo para hacer efectivamente un solo hilo fuera del cable de conductores múltiples.
Para un diámetro total dado, el "hilo de Litz" proporciona mayor superficie que un conductor simlpe. A causa de la mayor superficie, tiene menor resistencias a frecuencias elevadas.
Penetración superficial
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Se denomina penetración superficial o profundidad superficial (skin depth) a la distancia desde la superficie del conductor a la cual, la densidad de corriente disminuye a un 37 % o 1/e de su valor en la superficie, en función de la frecuencia, de la permeabilidad y conductividad del medio, es decir, es el área efectiva por la que circula corriente en el conductor. De esta manera diferentes materiales conductores tienen distintas penetraciones superficiales.
Fuentes
- Ferrero y De Loma Osorio, José María; Jiménez Jiménez, Yolanda; Sogorb Devesa, Tomas. Sistemas electrónicos de comunicaciones I. Editorial Universidad Politécnica de Valencia, 2000. ISBN: 9788477218791.
- Fink, Donald G.; Beaty, H. W.; Carrol, John M. Manual práctico de electricidad para ingenieros. Tomo I. Editorial Reverte, 1984. ISBN: 9788429130263.
- Fowler, Richard J. Electricidad: principios y aplicaciones. Editorial Reverte, 1992. ISBN: 9788429130287.
