سیم لیتز

سیم لیتز

سیم لیتز یک نوع سیم چند رشته است که رشته‌ها دارای عایق جداگانه می‌باشند. سیم لیتز را با کنار هم قرار دادن و تاباندن چند رشته سیم می‌سازند. این نوع سیم برای کاهش اثر پوستی و اثر مجاورتی در جریان‌های متناوب (AC) فرکانس بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد.


اثر پوستی:

مقاومتی که یک هادی الکتریکی در مقابل عبور جریان از خود نشان می‌دهد به سطح مقطع آن هادی وابسته است. به این ترتیب که هر چه سطح مقطع هادی الکتریکی بزرگ‌تر باشد، مقاومت الکتریکی آن کمتر است. در جریان‌های متناوب یا همان AC، به دلیل ایجاد جریان‌های گردابی درون هادی، الکترون‌ها تمایل به عبور از سطح هادی دارند و در عمق آن نفوذ نمی‌کنند. هرچه فرکانس جریان AC بزرگتر باشد، عمق نفوذ جریان الکتریکی در هادی کمتر می‌شود. نتیجه عبور نکردن جریان از مرکز سیم کاهش سطح مقطع موثر و افزایش مقاومت سیم است. در نتیجه مقاومت سیم در برابر جریان‌های AC بیشتر از مقاومت آن در جریان‌های DC و یا AC فرکانس پایین است. مقاومت AC سیم تابعی از فرکانس است. میزان تاثیر اثر پوستی بر مقاومت سیم را با پارامتری به نام عمق نفوذ بیان می‌کنند. اگر مقدار این پارامتر از شعاع سطح مقطع سیم بزرگ‌تر باشد، اثر پوستی تاثیری بر مقاومت سیم ندارد، ولی اگر این پارامتر کوچک‌تر از شعاع سطح مقطع سیم باشد، مقاومت AC سیم تحت تاثیر اثر پوستی قرار می‌گیرد. به عنوان یک تقریب کاربردی، عمق نفوذ در فرکانس ۶۰ هرتز ۷.۶mm و در فرکانس ۱۰۰kHz برابر با ۰.۲۱mm است.

اثر مجاورتی:

این اثر نیز همانند اثر پوستی با کاهش سطح مقطع عبور جریان‌های AC از هادی الکتریکی به افزایش مقاومت سیم منجر خواهد شد. زمانی که دو سیم که جریان مشابهی را از خود عبور می‌دهند در مجاورت یکدیگر قرار بگیرند، میدان‌های مغناطیسی ایجاد شده به نحوی است که از عبور الکترون‌ها از محل مجاورت سیم‌ها جلوگیری می‌کند که این موضوع به کاهش سطح موثر عبور جریان می‌انجامد.

نحوه ساختن سیم لیتز:

در سیم پیچ‌های فرکانس بالا برای مقابله با اثرات پوستی و مجاورتی، به جای استفاده از یک رشته سیم از چند رشته سیم که به یکدیگر تابانده شده اند و سیم لیتز نام دارند استفاده می‌شود. برای ساخت چنین سیمی باید تعدادی از سیم‌های تک رشته را بین دو نقطه محکم کرده و از یک نقطه آن‌ها را توسط دستگاهی مانند دریل به هم بپیچانیم. البته سیم‌های لیتز به صورت آماده در بازار نیز موجود هستند، ولی تنوع زیادی ندارند. برای ساخت سیم لیتز باید تعداد رشته و ضخامت سیم تک رشته را بدانیم. بدین منظور ابتدا سطح مقطع لازم برای جریان نامی سیم پیچ را محاسبه می‌کنیم. سپس با توجه به فرکانس، بیشترین ضخامتی که می‌توان استفاده کرد به نحوی که اثر لیتز تاثیرگذار نباشد را محاسبه می‌نماییم. برای این محاسبه، عمق نفوذ در فرکانس ۱۰۰kHz که تقریباً ۰.۲۱mm است را مبنا قرار داده و با توجه به اینکه این پارامتر با جذر فرکانس رابطه عکس دارد، عمق نفوذ در فرکانس مطلوب محاسبه می‌شود. به عنوان مثال اگر فرکانس ۵۰kHz باشد، عمق نفوذ تقریباً ۰.۳mm است. در نتیجه سیم تک رشته با قطر ۰.۶mm انتخاب می‌گردد. با تقسیم سطح مقطع مورد نیاز بر سطح مقطع سیم تک رشته تعداد رشته‌ها به دست می‌آید.