Здравствуйте форумчане!
У меня следующий вопрос: как изменится влияние скин-эффекта при разных типах кабеля, показанных на рисунке? Притом что площади сечения всех четырех равны.

Литцендрат

В моем случае жилы не изолированы.

считать лениво, но ИМХО, при высоких частотах, когда фактически скин слой у Вас будет очень маленький самый большой скин эффект будет у 2, а затем 4. Если сильно надо, и надо точно, можно ансисовским максвеллом посчитать, он должен такую задачу решить.

При неизолированных жилах вопрос чисто академический.
Тогда в 3 меньше немного, чем в 1 , а в 4 больше, чем в 2. Все-таки меньше там, где есть более развитая поверхность.
Однако, в ленточных проводах скин-эффект убирается только умозрительно при 2-3 витках. При большем числе витков появляется он еще с большей силой, только называется уже "эффект близости". Центральная часть меди перестает работать и токи вытесняются к краям ленты.
Вы на каких частотах собираетесь работать? Может, страхи преувеличены?

Как рассчитать характерную глубину скин-слоя Вы знаете (должны знать). Теперь посчитайте отношение
площади сечения проводников, подверженной скин эффекту, к общей площади сечения для каждого случая.
Это и будет ответом на Ваш вопрос.

Сообщение отредактировал @Ark - Oct 18 2011, 21:38

Угу. тоже в общем правильно.

Рабочие частоты до 1 МГц. При работе с каротажным кабелем с сечением на рис. 3 столкнулись с необычно высоким затуханием ВЧ составляющих. Зарубежные авторы (П. Боккер) считают, что жила на рис 1. предпочтительнее чем 3. Рассматриваем влияние скин-эффекта.


Расчет влияния скин-эффекта для круглого сечения мне известен. Вопрос связан со сложным сечением на рис 3.


На данный момент специализированного программного обеспечения для таких расчетов не имею.

Помнится, при использовании плохого литцендрата (локальные замыкания соседних жил) потери в катушке были значительно выше, чем при намотке обычным (одножильным) проводом. Возможно, рис.3, похожий случай. Контакт вдоль отдельных жил в реальных проводниках неоднороден. Посему, IMHO, все списывать на скин-эффект некорректно.

Мне, также, кажется, что объяснение нужно искать не только с точки зрения скин-эффекта.
Для ВЧ-токов сопротивление кабеля варианта 3 должно быть меньше, чем для варианта 1. Хотя, если жилы плотно сомкнуты между собой, будет работать только их внешняя поверхность. Но, дело не этом. По всей видимости, кабель варианта 3 - витой. Тогда значительная часть ВЧ-тока будет повторять направление навивки жил, так как сопротивление между жилами (даже плотно сомкнутыми) на ВЧ явно выше, чем вдоль них. Это приведет к увеличению пути части ВЧ-тока на единицу длины кабеля по сравнению с вариантом 1 и, как следствие, росту оммического сопротивления. А еще, из-за такого пути тока, появится дополнительная индуктивность кабеля. При большой длине кабеля она может оказаться значительной...

Сообщение отредактировал @Ark - Oct 19 2011, 20:44

Спасибо, я буду обдумывать. Я предполагал вариант на рис. 5, когда ток сильно вытеснен к внешней поверхности и в силу характера сечения сопротивление может резко возрастать, но возможно это и не совсем корректно.

Мне кажется, @Ark достаточно хорошо пояснил все особенности конкретного проявления.
Действительно, такой "литцендрат" хуже сплошного провода.
Но если у Вас не силовая цепь, а сигнальная, то все выравнивается фильтрами и частотную характеристику можно восстановить подъемом ВЧ в нормирующем усилителе. Острота проблемы снимается.

Влияние формы жилы можно посмотреть здесь.

Это несколько упрощенная модель, не учитывающая влияние скрутки кабеля, о чем говорят сами авторы статьи:

А вы не думаете, что просто площадь сечения кабеля на рис. 3 значительно меньше, чем на рис. 1, при равных внешних размерах?
Вспомним провода МГШВ, МГТФ - они тоже многожильные, и, похоже, слегка скрученные. Правда, на 1 МГц они не рассчитаны.