Коли на провідник діє змінна напруга, струм проходить лише в поверхневому шарі провідника. Товщина цього «поверхневого шару» залежить від частоти струму. Вона падає обернено пропорційно кореню квадратному з частоти струму. Для струму з частотою 50 гц поверхневий шар, в якому зосереджується більша частина струму, має товщину близько 10 мм. А при частоті 50 тис. Гц ток йде в шарі товщиною тільки 0,3 мм, внутрішня частина провідника струмом, не навантажена.

Електрики-низкочастотники зазвичай кажуть: «з підвищенням частоти струм витісняється до поверхні провідника». Високочастотник виразиться інакше: «з підвищенням частоти глибина проникнення електромагнітної хвилі в метал зменшується ». Не варто сперечатися, як правильніше розглядати процес: йдучи від центру провідника до його поверхні або, навпаки, проникаючи з діелектрика в прилежащую до нього поверхня провідника. Це все одно, що питати: що більше – напівпорожня або полуполний бочка?

Кінцевий числовий результат виходить один і тог ж незалежно від того, яким би прийомом ні виводилася формула. У міді ток зосереджується в шарі товщиноюмм. Для інших металів чисельник формули має інше значення (для холодної магнітної стали, наприклад, 20, а для розплавленої сталі близько 1000), але в знаменнику цієї формули завжди стоїть корінь з частоти.

Коли необхідно застосувати мідний провідник великого перерізу і бажано для зменшення втрат все це перетин рівномірно навантажити струмом, то застосовуються транспонований провідники.

Вони сплітаються з окремих тонких ізольованих зволікань. Кожна з зволікань то йде по поверхні, то пірнає в середину провідника. Так як дротик ізольована, ток змушений іти по ній, слідуючи всім її вигинів. З таких транспонованих провідників виготовляються обмотки всіх потужних турбогенераторів. При частоті струму 50 гц застосовуються транспонований провідники і в електродвигунах, і в трансформаторах, у всіх випадках, коли необхідно мати

Фаг. 2-5а. Стрижні обмоток статора великих машин змінного струму.

У цих стрижнів велике перетин міді і, щоб рівномірно розподілити по ньому струм, стрижень виконується з аніскільки ізольованих один від одного тонких провідників. Окремі провідники так переплетені, що кожен з них прохо; ит по черзі то у верхній, то в нижній частині перерізу стрижня. а) Вітою стрижень. Багато вітчизняних великі заводи застосовують подібне виконання.

б) Стрижень з перекладанням.

велике перетин міді – більше, ніж кілька десятків квадратних міліметрів, і коли бажано рівномірно розподілити струми по всьому цьому перетину (фіг. 2-5а).

Чим вище частота струму, тим тонше * повинні бути окремі жилки в транспоновану провіднику. Для струму з частотою в 100 кГц треба сплітати провідник з жилок не товще 7ю мм кожна. А для більш високих частот такий провідник уже непридатний. Замість багатожильних транспонованих провідників для струмів високих частот часто застосовують трубчасті провідники – попросту мідні трубки. Вони хороші ще тим, що по них можна пропускати охолоджуючу воду і уникати перегріву навіть при дуже великій щільності струму. Для індукційних печей завжди застосовуються трубчасті провідники.

Застосовуються трубчасті порожнисті провідники і в інших випадках – для високовольтних ліній передач. У цих лініях проводи повинні мати достатньо великий діаметр, щоб з них не виникало мимовільний електричний розряд – корона. А перетин в цих провідниках особливо велике не потрібно. Ось і роблять їх порожніми. Але проводу ці повинні бути гнучкими, і їх виконують з окремих мідних фасонних провідників, які зчіплюються між собою, як клепки в бочці.

Щоб підвищити міцність ліній передач, застосовують сталеалюмінієвий провід. На сталевий трос накладаються зверху алюмінієві провідники. За ним йде гок, а сталь служить для підтримки, але ні в якому разі не годиться виконувати цей провід, обмотуючи алюмінієву жилу сталлю.

На перший погляд, здавалося б, різниця невелика. В обох випадках провід складається з комбінації сталі та алюмінію. Алюміній, здавалося б, забезпечує електропровідність, а сталь надає міцність. І якщо сталь помістити зовні, то провід буде ще міцніше. Провід, у якого зовні сталь замість алюмінію, менше пошкоджується при розкочування, надійніше тримається в затискачах.

Але в товстому провіднику змінний струм тече лише то в поверхневому шарі. При частоті 50 гц ток прони * кає в сталь не більше ніж на 3 мм. Якщо поверхні кий шар більше ніж на 3 мм складається з сталі, то зі * спротив усього проводу буде велике. Алюміній у центральній частині дроту не буде навантажений струмом. Щоб використовувати алюміній, треба обов’язково укласти його по поверхні провідника.

При дуже високих частотах – кілька десятків мільйонів герц (такі частоти застосовуються, наприклад, для передачі телебачення) -глибина проникнення струму в метал складає всього лише соті частки міліметра. У таких високочастотних пристроях струмонесучі деталі часто робляться сталевими і покриваються тонким шаром срібла. Внутрішність провідника абсолютно не впливає на його опір. При цих високих частотах опір дуже сильно залежить від стану поверхні. Шар окислів може збільшити опір в кілька разів. Шар фарби або лаку також може значно збільшити опір і втрати. В високочастотних пристроях все це треба мати на увазі. При низьких же частотах стан поверхні не впливає на опір.

Джерело: Електрика працює Г.І.Бабат 1950-600M