리츠선

Litz wire
Litz 와이어는 8개의 얇은 절연 구리 와이어로 제작되었습니다.
리츠 와이어는 전기적으로 절연된 여러 가닥으로 구성되어 있습니다.일반적으로 가닥은 꼬이거나 짜여져 있지만, 이 다이어그램에는 꼬임이 없습니다.

리츠 와이어는 전자제품에서 무선 주파수로 교류(AC)를 전달하기 위해 사용되는 특정 유형의 멀티스트랜드 와이어 또는 케이블입니다.와이어는 최대 1MHz의 [1]주파수에서 사용되는 도체의 피부 효과 및 근접 효과 손실을 줄이도록 설계되었습니다.이 와이어는 여러 개의 얇은 와이어 스트랜드로 구성되어 있으며, 개별적으로 절연되고 꼬이거나 짜여져 있으며, 여러 레벨(꼬여진 와이어의 그룹이 꼬여 있는 등)과 관련된 몇 가지 신중하게[2][better source needed] 규정된 패턴 중 하나에 따릅니다.이러한 권선 패턴의 결과로 각 가닥이 도체 외부에 있는 전체 길이의 비율이 같아집니다.이는 와이어 스트랜드 간에 전류를 균등하게 분배하여 저항을 감소시키는 효과가 있습니다.리츠 와이어는 저주파에서 작동하는 무선 송신기 및 수신기, 유도 가열 장치 및 스위칭 전원 장치의 고Q 인덕터에 사용됩니다.

리츠 와이어라는 용어는 Litzendraht(coll)에서 유래했습니다.Litze)는 독일어로 꼬임/가닥선[3] 또는 [4][better source needed]직조선을 의미합니다.

작동 원리

리츠 와이어는 피부 효과와 근접 효과의 두 가지 효과로 인해 고주파에서 발생하는 와이어의 저항 증가를 줄여줍니다.

피부 효과

주요 기사:피부 효과

도체의 저항은 단면적에 따라 달라집니다. 면적이 큰 도체는 주어진 길이만큼 저항이 낮습니다.그러나 고주파에서는 교류(AC)가 재료에서 유도되는 와전류 때문에 도체 깊숙이 침투하지 않고 표면 근처로 흐릅니다.이것은 피부 효과라고 불립니다.따라서 와이어와 같은 고체 도체에서는 표면의 층 또는 고리 모양으로 전류가 흐르는 경향이 있으며 와이어의 중심 부근의 재료를 통해 흐르는 전류는 줄어듭니다.와이어의 단면적이 적게 사용되므로 와이어의 저항은 직류(DC)보다 커집니다.전류의 주파수가 높을수록 전류가 침투하는 깊이가 작아지고, 전류가 표면을 따라 점점 더 작은 단면적에 "밀려"지기 때문에 전선의 AC 저항은 주파수에 따라 증가합니다.

AC 전류가 도체에 침투하는 깊이는 피부 깊이라고 불리는 파라미터에 의해 결정됩니다.피부 깊이는 전류가 표면 값의 1/e ≤ 37%로 감소하는 깊이입니다.피부 깊이는 빈도에 따라 감소합니다.와이어 직경보다 피부 깊이가 큰 저주파에서는 피부 효과가 무시할 수 있으며 전류 분포 및 저항은 DC와 거의 동일하다.주파수가 증가하여 피부 깊이가 와이어 직경보다 작아짐에 따라 피부 효과가 현저해지고 표면 부근에 전류가 집중되어 와이어 단위 길이당 저항이 DC 값 이상으로 증가한다.주파수가 다른 구리 와이어의 피부 깊이 예시

  • 60Hz에서 구리선의 표면 깊이는 약 7.6mm(0.30인치)입니다.
  • 60,000Hz(60kHz)에서 구리선의 표면 깊이는 약 0.25mm(0.0098인치)입니다.
  • 6,000,000Hz에서 구리선의 피부 깊이는 약 25마이크로미터(0.00098인치)입니다.

표면 깊이가 몇 개보다 큰 와이어나 케이블 등의 원형 도체는 축 부근에서 전류를 많이 통하지 않기 때문에 와이어의 중앙부에 위치한 금속은 효과적으로 사용되지 않습니다.

근접 효과

주요 기사 : 근접효과(전자성)

인덕터 및 변압기 권선과 같이 동일한 전류를 전달하는 여러 와이어가 나란히 놓여 있는 애플리케이션에서는 근접 효과라고 하는 두 번째 유사한 효과가 추가 전류를 발생시켜 주파수에 따라 와이어의 저항이 추가로 증가합니다.서로 평행하게 흐르는 2개의 와이어에서 양 와이어에 동일한 교류가 흐르는 2개의 와이어에서 인접한 와이어의 자기장이 와이어에 세로방향 와전류를 유도하여 다른 와이어에 인접한 쪽의 좁은 스트립에 전류를 집중시킨다.이는 피부 효과와 유사한 효과가 있습니다. 전류가 와이어의 더 작은 단면적으로 몰리기 때문에 저항이 증가합니다.

Litz 와이어 구조

저항을 줄이는 방법 중 하나는 와이어를 중공 구리 튜브로 교체하여 전류가 흐르는 표면 근처에 전도성 재료를 더 많이 배치하는 것입니다.튜브의 표면적이 크면 동일한 단면적의 솔리드 와이어보다 훨씬 적은 저항으로 전류가 흐릅니다.고출력 무선 송신기의 탱크 코일은 저항을 줄이기 위해 외부에 은 도금된 구리 튜브로 제작되는 경우가 많습니다.그러나 튜브는 유연하지 않으므로 구부리고 모양을 만들기 위해 특수 공구가 필요합니다.

리츠 와이어는 다른 방법으로, 개별적으로 절연된 도체를 가진 고립된 와이어(다발 형성)를 사용합니다.각 얇은 도체는 피부 깊이보다 작기 때문에 개별 가닥이 현저한 피부 효과 손실을 겪지 않습니다.스트랜드는 서로 절연되어 있어야 합니다.그렇지 않으면 번들 내의 모든 와이어가 서로 단락되어 하나의 큰 와이어처럼 동작하며 피부효과에 문제가 생깁니다.또한, 긴 거리에 걸쳐 가닥이 다발에서 동일한 반경 위치를 차지할 수 없습니다. 피부 효과를 일으키는 전자파 효과는 여전히 전도를 방해합니다.번들 내 와이어의 직조 또는 비틀림 패턴은 개개의 스트랜드가 번들 바깥쪽에 일정 거리(전자파 필드가 작고 스트랜드가 저저항으로 인식됨) 및 번들 안쪽에 일정 거리(전자파 필드가 가장 강하고 저항이 높음)가 되도록 설계되어 있습니다.스트랜드가 동등한 임피던스를 가지면 케이블 내의 모든 스트랜드에 균등하게 전류가 분배된다.이것에 의해, 리츠 와이어의 내부가 번들의 전체적인 전도율에 공헌할 수 있습니다.

리츠 브레이딩의 이점을 설명하는 또 다른 방법은 다음과 같습니다.스트랜드에서 흐르는 전류에 의해 발생하는 자기장은 다른 스트랜드에서 반대되는 전자장을 생성하는 경향이 감소하는 방향입니다.따라서 와이어 전체에 대해 고주파 어플리케이션에서 사용할 때의 피부효과 및 관련 전력손실을 저감할 수 있다.분산 인덕턴스와 분산 저항의 비율은 고체 도체에 비해 증가하므로 이러한 주파수에서 Q 계수가 높아집니다.

효과

Terman(1943, 페이지 37, 표 18, 78)은 절연 [6]리츠 와이어의 직류 전류에 대한 저항 대 교류 저항 비율에 대한 식을 제공합니다.여러 번 회전하는 와인딩에는 적용되지 않습니다.권선의 저항비에 대한 식은 Eqn 2와 부록 A(289페이지)에서 설리번(1999)에 의해 제시되었다.

리츠 와이어는 500kHz 이하에서는 매우 효과적입니다.2MHz 이상에서는 거의 사용되지 않습니다.그것은 [1]효과가 매우 낮기 때문입니다.약 1MHz 이상의 주파수에서는 스트랜드 [7]간의 기생 캐패시턴스의 효과에 의해 이점이 점차 상쇄됩니다.극초단파 주파수에서는 피부 깊이가 스트랜드 직경보다 훨씬 작으며, 내부 스트랜드를 통과하는 전류는 외부 스트랜드에 강한 와전류를 유도하여 리츠 와이어의 성능이 같은 [8]직경의 솔리드 와이어보다 훨씬 나빠질 정도로 무효화한다.

리츠 와이어는 단위 단면적당 임피던스가 높지만, 리츠 와이어는 두꺼운 케이블 크기에서 사용할 수 있으므로 더 [9]높은 주파수에서 케이블 임피던스를 줄이거나 유지할 수 있습니다.리츠 와이어의 시공에는 일반적으로 은판이나 순은과 함께 사용할 수 있는 매우 가는 와이어가 사용됩니다.개별 가닥은 저온 옻칠을 사용하는 경우가 많은데, 일반적으로 은 땜납 철의 온도가 용해되기 위해 필요합니다. 이 코팅은 연결 시 제거됩니다.와이어 묶음에는 실크 외단열재도 사용할 수 있습니다.

적용들

리츠 와이어 코일을 나타내는 분해형 인덕션 쿠커.

리츠 와이어는 인덕터 및 변압기를 만드는 데 사용되며, 특히 피부 효과가 두드러지고 근접 효과가 훨씬 더 심각한 문제가 될 수 있는 고주파 응용 분야에 사용됩니다.리츠 와이어는 고립된 와이어의 일종이지만, 이 경우 재료의 피로에 의한 와이어의 완전한 파손을 피하기 위해 사용되는 일반적인 이유는 아닙니다.

리츠 와이어는 유도식 조리기와 유도식 충전기의 송신기(예: Qi 표준)와 같이 낮은 10 ~ 높은 수백 킬로헤르츠 사이의 주파수의 전력 애플리케이션에서 자주 발견됩니다.일부 스위칭 전원 장치의 변압기에서도 에나멜 와이어의 여러 병렬 꼬임 가닥이 발견될 수 있습니다.

WWVB 송신소

NIST는 타임코드 방송국의 WWVB에서 리츠 와이어를 사용합니다.스테이션은 60kHz로 송신합니다.리츠 와이어는 양쪽 나선 하우스에서 나선과 변동계에 사용됩니다.이 케이블은 #36 AWG(0.127 mm(0.0050 in) 자석 와이어의 9 × 5 × 5 × 27 (총 6075) 가닥과 직경 µ 인치(19 mm)의 케이블에 있는 면, 마, 플라스틱 절연체의 여러 층으로 구성되어 있으며, 총 151,875개의 구리 [10]원형 밀로 구성되어 있습니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ a b 터먼 (1943년, 페이지 37)
  2. ^ Litz Wire Types & Construction, New England Wire Technologies, 2019
  3. ^ Litzendraht의 영어 번역을 참조하십시오.Litze 번역(레이스, 스트랜드, 땋기, 군복의 땋기)과 Draht 번역(와이어, 필라멘트, 스트랜드)을 참조하십시오.와이어의 독일어 번역도 참조해 주세요.
  4. ^ "복사본 Archived".그 2011-07-14에 원래에서 Archived.2010-05-25 Retrieved.{{웹을 인용하다.}}:CS1 maint:제목(링크),"복사본 Archived"로 보관 시 복사본입니다.그 2010-04-16에 원래에서 Archived.2010-05-25 Retrieved.{{웹을 인용하다.}}:CS1 maint:제목(링크)로 보관 시 복사, 그리고http://www.litz-wire.com/applications.html는 승객을 기계 번역하 Litzendraht에서 와이어 각각에 2014-02-28 Archived.
  5. ^ 리츠 와이어는 6MHz에서 실용적이지 않습니다. Terman(1943, 페이지 37)을 참조하십시오.
  6. ^ Terman은 Butterworth(1926)를 인용한다.
  7. ^ "Archived copy" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2016-02-22. Retrieved 2016-10-05.{{cite web}}: CS1 maint: 제목으로 아카이브된 복사(링크)
  8. ^ Wojda, Rafal P. (September 2016). Winding resistance and power loss for inductors with litz and solid-round wires. Power Electronics and Motion Control Conference (PEMC), 2016 IEEE International. IEEE. doi:10.1109/EPEPEMC.2016.7752107.
  9. ^ Skindepth, Litz 와이어, 편조 도체 및 저항, W8JI.
  10. ^ Hansen & Gish (1995, 페이지 36)

외부 링크

Wikimedia Commons에는 Litz 와이어와 관련된 미디어가 있습니다.