Che cos’è lo skin effect?

Che cos'è lo skin effects?Lo skin effect è un fenomeno elettrico, detto anche effetto corticale o della pelle o pellicolare o di superficie, per il quale la distribuzione della corrente alternata all’interno di un conduttore cilindrico non è uniforme.

Questo fenomeno può essere spiegato col fatto che, immaginando il conduttore stesso come percorso da tanti filetti elementari di corrente paralleli tra loro e inizialmente distribuiti in modo uniforme nella sezione trasversale del conduttore, ciascun filetto dà luogo ad un campo magnetico ad esso concatenato e variabile con la stessa legge con la quale varia l’intensità di corrente nel filetto.

Detto campo magnetico è sede di un flusso che, per la legge di Lenz, tende ad opporsi alla causa che lo ha prodotto e risulta evidentemente più intenso nelle zone centrali che non alla periferia del conduttore facendo sí che l’autoinduttanza risulti maggiore per i filetti interni che per i filetti superficiali. L’entità dello skin effect dipende di conseguenza dalla frequenza della corrente, dalla resistività e dalla permeabilità del conduttore nonché dalla sua forma e dalle sue dimensioni.

Nella maggior parte dei casi il prodursi dello skin effect determina un aumento delle perdite in quanto si risolve in un aumento della resistenza equivalente e ad esso si ovvia in modo diverso a seconda dell’entità della frequenza in gioco, e precisamente:

a) per basse frequenze (sino a 15 Hz) il fenomeno è del tutto trascurabile;

b) per frequenze industriali (dai 15 ai 60 Hz) l’effetto viene ridotto suddividendo i conduttori in elementi paralleli collegati alle estremità ma isolati tra di loro lungo la linea; anche le rotaie ferroviarie presentano il fenomeno in modo sensibile ma il danno è relativamente piccolo a causa della sezione sovrabbondante delle stesse;

c) per frequenze medie (dai 500 ai 1000 Hz) si usano conduttori in numero maggiore e isolati tra di loro: nei casi a frequenza molto alta sono adottati i conduttori tubolari o lamine estese.

Lo skin effect, in quanto determina una produzione di calore, modifica il valore apparente del calore specifico dell’elettricità, vale a dire della quantità di calore che deve essere fornita a ciascun coulomb di elettricità (ma in realtà detto calore viene fornito al conduttore), affinché lo stesso passi da un punto qualsiasi di un reostato non Isotermo a un altro punto la cui temperatura differisca dal punto precedente di 1 “C. Lo skin effect viene utilizzato a scopi industriali per la tempera superficiale di pezzi di acciaio. Il pezzo da trattare viene introdotto in una bobina a frequenza molto elevata che induce nel pezzo correnti indotte a frequenza altrettanto elevata e localizzantisi sulla superficie, dove producono notevole quantità di calore. Per far sí che la tempera sia effettivamente superficiale occorre impiegare una potenza notevole onde realizzare la temperatura necessaria al trattamento prima che il calore abbia raggiunto le parti piú interne.

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