Vì sao dây Litz gồm nhiều sợi có cách điện lại hữu ích ở tần số cao?
Khám phá mở rộng – Vật lý 12
Dây Litz chia dây dẫn thành nhiều sợi nhỏ có cách điện riêng và được tổ chức vị trí để giảm những tổn hao do dòng xoay chiều phân bố không đều ở tần số cao. Nó không chỉ là dây nhiều sợi để dễ uốn. Cách điện giữa sợi và cách chúng đổi vị trí là những phần quan trọng của thiết kế.
Vì sao cả tiết diện không được dùng đều?
Khi dòng và từ trường biến thiên, sự phân bố dòng trong vật dẫn chịu tác động điện từ. Trong một dây đặc, dòng xoay chiều có thể tập trung nhiều hơn gần bề mặt; đây là hiệu ứng bề mặt.
Những dây và vòng quấn bên cạnh còn tạo trường ảnh hưởng phân bố dòng, gọi là hiệu ứng lân cận. Vì thế điện trở hiệu dụng và tổn hao ở chế độ xoay chiều không nhất thiết bằng giá trị đo với dòng một chiều.
Chia nhỏ chưa đủ nếu các sợi chạm khắp nơi
Nếu các sợi dẫn tiếp xúc với nhau dọc cả bó, dòng có thể chuyển giữa chúng theo những đường không còn đúng với mô hình các nhánh riêng. Một bó sợi trần không tự có cùng tác dụng như dây Litz được thiết kế.
Lớp cách điện riêng giữ các sợi thành những đường dẫn riêng trong phần chiều dài thích hợp. Cách xoắn và hoán vị giúp chúng trải qua những vị trí khác nhau trong bó, hạn chế việc một nhóm luôn ở điều kiện trường khác hẳn nhóm còn lại.
Sợi phải phù hợp nhịp làm việc
Kích thước sợi, số lượng, cách bó và cách quấn đều cần được chọn theo tần số và trường trong cuộn. Không có một cấu trúc nhiều sợi tốt nhất cho mọi bộ nguồn.
Trong cuộn dây của thiết bị làm việc ở tần số cao, mục tiêu có thể là giảm phần điện năng thành nhiệt trong dây. Tuy vậy, vẫn có điện trở một chiều, tổn hao do tiếp nối và những tổn hao ở bộ phận khác. Thêm cách điện cũng chiếm không gian vốn có thể dành cho đồng.
Hiểu lầm: cứ chia dây thành càng nhiều sợi càng tốt, bất kể tần số hoặc cách nối. Cần xem cả cơ chế gây tổn hao và đánh đổi hình học.
Ghi nhớ: dòng AC phân bố không đều; sợi nhỏ, cách điện riêng và hoán vị có thể giúp. Giảm tổn hao có điều kiện, không có dây dẫn miễn phí năng lượng.
Đọc thêm
- Vì sao nhiều củ sạc nhỏ dùng biến áp làm việc ở tần số cao?
- Vì sao bánh răng giúp đổi tốc độ quay mà không tạo thêm năng lượng?