Skin-Effekt von Stefan Lauer

Inhaltsverzeichnis Allgemein Ursache Maßnahmen gegen die Erhöhung des Widerstandsbelags HF-Litzen Gegenmaßnahmen

Allgemeines Stromverdrängung Effekt in höherfrequentem Wechselstrom durchflossenen elektrischen Leitern Durch Wirbelströme im Inneren des Kabel Bei hohen Frequenzen ist der Effekt stärker Der Skin-Effekt, ist ein Effekt in von höherfrequentem Wechselstrom durchflossenen elektrischen Leitern, durch den die Stromdichte im Inneren eines Leiters niedriger ist als in äußeren Bereichen. Bei hohen Frequenzen fließt aufgrund dieses Effekts der größte Teil des Stromes entlang oder nahe der Oberfläche des Leiters. Durch Erhöhung der Leitfähigkeit speziell der Oberfläche kann der Verlustwiderstand gesenkt werden. Er tritt in relativ zur Skin-Tiefe dicken Leitern und auch bei elektrisch leitfähigen Abschirmungen und Leitungsschirmen auf. Der Skin-Effekt begünstigt mit zunehmender Frequenz die Transferimpedanz geschirmter Leitungen und die Schirmdämpfung leitfähiger Abschirmungen, erhöht aber den Widerstandsbelag einer elektrischen Leitung.

Allgemeines

Ursache Bei Wechselstrom ändert sich auch das Magnetfeld nicht wie bei Gleichstrom In Leitungsmitte Gegenspannung am größten  Verdrängung des Stromes nach außen Skin-Tiefe nimmt mit steigender Permeabilität ab und mit steigendem elektrischen Widerstand zu Innerhalb einer von Gleichstrom durchflossenen elektrischen Leitung baut sich genauso ein Magnetfeld auf, wie es um den Leiter herum geschieht. Anders ist dies bei Wechselstrom: Bei wechselnder Polarität des Stromflusses verändert sich auch das Magnetfeld und erzeugt im Leitermaterial Wirbelströme, die dem Erzeugerstrom entgegengerichtet sind und diesen in der Mittelachse des Leiters abschwächen. Das den Strom umgebende Magnetfeld wirkt sich so aus, dass die Elektronen in der Mitte des Leiters von mehr Feldlinien umschlossen werden als die Elektronen weiter außen. Bei Wechselstrom induziert das wechselnde Magnetfeld im Inneren des Leiters eine höhere Gegenspannung als am rand. Weshalb eisen kein guter hf leiter ist

HF-Litzen Sind aus gegeneinander isolierten Adern gefertigt (meistens Lack) Haben eine große Oberfläche Einzeldrähte abwechselnd innen und außen im Gesamtquerschnitt Nur möglich bis 4MHz, darüber wird die trennende Wirkung beeinflusst Einzeldrähte abwechselnd innen und außen im Gesamtquerschnitt liegen. Dadurch fließt in jedem Einzeldraht der gleiche Strom und zwischen ihnen induzierte Spannungen heben sich auf. Die Stromveränderung bei Spulen mit paralell geführten Leitern die vom selben Strom druchflossen werden ist größer als in Leitern die nicht benachbart sind und größere abstände haben

HF-Litzen

Gegenmaßnamen Hohe Frequenzen über mehrere isolierte Drähte Kabel mit Rechteckigem Querschnitt oder HF-Litzen Wenn nicht möglich andere Leitungen mit mit großem Querschnitt und Oberfläche Bei Spulen: Abstand von Draht zu Draht ungefähr der Durchmesser des Drahtes Um den Skin-Effekt zu reduzieren, werden hohe Frequenzen über mehrere voneinander isolierte Drähte übertragen Alternativ kann man die Leiteroberfläche mit einem Material mit besserer Leitfähigkeit überziehen. Zum Beispiel Gold oder Silber, werden hohe Frequenzen über mehrere voneinander isolierte Drähte übertragen

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