Μελέτη αγωγών Litz

Abstract

Οι αγωγοί Litz έχουν αναπτυχθεί για εφαρμογές που απαιτούν τυλίγματα από αγωγούς ισχύος που λειτουργούν σε υψηλές συχνότητες, όπως σε διατάξεις επαγωγικής θέρμανσης και ασύρματης μεταφοράς ισχύος. Συστρέφοντας μαζί πολλαπλούς κλώνους μονωμένων αγωγών μικρής διατομής, επιτυγχάνεται να μειωθούν οι απώλειες που οφείλονται στο επιδερμικό φαινόμενο, ωστόσο λόγω του υπερβολικού σχετικού πάχους της μόνωσης και του επιπλέον απαιτούμενου μήκους σύρματος εξαιτίας της δράσης συστροφής, οι αγωγοί Litz δεν είναι σκόπιμο να εφαρμοσθούν σε συχνότητες της τάξεως των MHz ή υψηλότερες. Η παρούσα εργασία μελετά το πλαίσιο εφαρμογής των αγωγών Litz και την αξιοποίησή τους σε διάφορες διατάξεις. Το πρώτο κεφάλαιο περιλαμβάνει εισαγωγικές πληροφορίες για τους αγωγούς Litz. Συγκεκριμένα, η πρώτη ενότητα του πρώτου κεφαλαίου αναφέρεται στη διαμόρφωση των αγωγών Litz, η δεύτερη ενότητα εξετάζει το πεδίο χρήσης των αγωγών Litz, ενώ η τρίτη ενότητα παρουσιάζει τις διάφορες κατηγορίες των αγωγών Litz. Στο δεύτερο κεφάλαιο αναλύεται το επιδερμικό φαινόμενο που διέπει την κατανομή του ρεύματος σε αγωγούς εναλλασσόμενου ρεύματος (AC), καθώς σε περιπτώσεις διατομών αγωγών μεγαλύτερες από το αντίστοιχο πάχος επιδερμίδας για τη συγκεκριμένη συχνότητα λειτουργίας, η πυκνότητα ρεύματος είναι μεγαλύτερη κοντά στην επιφάνεια του αγωγού και μειώνεται εκθετικά με την απόσταση από την επιφάνεια στο εσωτερικό του αγωγού. Συγκεκριμένα, η πρώτη ενότητα περιγράφει τα χαρακτηριστικά του επιδερμικού φαινομένου, ενώ η δεύτερη ενότητα αναλύει τις απώλειες του αγωγού. Στη συνέχεια, το τρίτο κεφάλαιο μελετά την ελικοειδή διαμόρφωση αγωγών. Στο τέταρτο κεφάλαιο αναπτύσσεται μεθοδολογία επιλογής – διαχείρισης κατάλληλων αγωγών Litz με βάση αναλυτικές λύσεις. Συγκεκριμένα η πρώτη ενότητα αναφέρεται στην επιλογή του αριθμού και της διαμέτρου των κλώνων, ενώ στη δεύτερη ενότητα αναλύεται η επιλογή της συνολικής κατασκευής των τυλιγμάτων. Στην τρίτη ενότητα υπολογίζονται οι απώλειες, ενώ στην τέταρτη ενότητα αναλύεται η επιλογή του αριθμού των κλώνων βάσει της διαμέτρου του αγωγού. Το τέταρτο κεφάλαιο καταλήγει με την κατασκευή των τυλιγμάτων και τη δυνατότητα επιλογής διαφόρων τύπων τυλιγμάτων . Τέλος στο πέμπτο κεφαλαίο παρουσιάζεται η υλοποίηση της εφαρμογής του υπολογισμού αγωγών Litz και υπολογίζεται ένα παράδειγμα εφαρμογής πηνίου υψηλής συχνότητας ενώ στο έκτο κεφάλαιο πραγματοποιείται σύγκριση των αποτελεσμάτων με μοντέλο πεπερασμένων στοιχείων δύο διατάσεων.Στο έβδομο και τελευταίο κεφάλαιο παρουσιάζοντα τα τελικά συμπεράσματα της εργασίας.