背景
推导出了众所周知的趋肤效应公式,并且仅适用于固体导体。常用的“趋肤深度”仅适用于这些情况。正是出于这个原因,在某些应用中使用了管子,因为这些管子在足够高的频率下比相同直径的线材更轻巧。
在 1MHz 时,铜线的趋肤深度为 65µm,这意味着直径为 1mm 的导线中只有 40% 的体积承载了 95% 的电流,其中 >35% 的电流在外部 20%。
从趋肤深度公式可知,较低电导率材料(例如铝)的趋肤深度远大于较高电导率材料(例如铜)的趋肤深度。正如公式预测的那样,趋肤深度与电导率的平方根成反比。如果我们将此推向其逻辑结果,那么对于导电管(具有绝缘芯)来说,趋肤深度应该大于等效实心导体的趋肤深度。
作为另一种直觉,薄壁绝缘芯导体的表面积几乎是实心导体的两倍。所以它应该在足够高的频率下渐近接近电阻的一半。
实际上,从 HB Dwight 在 1922 年的这篇论文中可以看出(可能的付费墙),壁厚为其直径的 20% 的管子的电阻频率增加比实心管的两倍多。金属丝。
从上面的曲线可以看出,t=200µm 和 d=1mm 的管子,由于实际趋肤深度的增加,应该比实心 d=1mm 导线的阻抗增加不到 50%(请注意,曲线被标准化 wrt \$ F / R_{dc} \$,所以解释有点棘手)。
使用单独绝缘的绞线可以观察到类似的效果(尽管没有那么显着)。
应用
在中频应用中,例如开关电源,通常使用多股绝缘线利兹线,它可以减少由于趋肤效应引起的损耗,但在较高频率(~1MHz)下效果会越来越差,因为邻近效应和各股的电容耦合。
如果在非导电芯的外围嵌入多根单独的股线,可能会获得更多收益(特别是在邻近效应方面)。
题
我在理论上错过了什么吗?
如果不是,为什么不将绝缘芯线(围绕芯线的管或绞线)用于高频电感器应用?
附录
正如 John Birckhead 的回答所指出的,扁平线具有基本相同的优点,而没有任何缺点(例如,填充因子)。但这让我问:
为什么这些应用不使用绝缘芯扁平线?它应该具有与扁平线相同的优势,在足够高的频率下具有近一半的电阻。可能的收益无关紧要吗?