लिट्ज तार: Difference between revisions
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लिट्ज तार एक विशेष प्रकार का बहुतारी तार या केबल है जिसका उपयोग इलेक्ट्रॉनिक्स में रेडियो आवृत्ति पर प्रत्यावर्ती धारा (AC) को ले जाने के लिए किया जाता है। तार को लगभग 1 मेगाहर्ट्ज तक की आवृत्तियों पर उपयोग किए जाने वाले परिचालक में उपरिस्तर प्रभाव और निकटता प्रभाव (विद्युत चुंबकत्व) की हानि को कम करने के लिए अभिकल्पित किया गया है।[1] इसमें कई पतले तार होते हैं, व्यक्तिगत रूप से आवरणयुक्त और विकृत या एक साथ बुने हुए, कई सावधानीपूर्वक निर्धारित पतिरूप में से एक के बाद रेफरी>लिट्ज तार प्रकार और निर्माण, नई इंग्लैंड तार प्रौद्योगिकियाँ, 2019</ref>[better source needed] प्रायः कई स्तरों को सम्मिलित करता है (मुड़े हुए तारों के समूह एक साथ मुड़ जाते हैं, आदि)। इन घुमावदार पतिरूप का परिणाम कुल लंबाई के अनुपात को बराबर करना है, जिस पर परिचालक के बाहर प्रत्येक तंतु है। यह प्रतिरोध को कम करने, तार के तारों के बीच समान रूप से वर्तमान को वितरित करने का प्रभाव है। लिट्ज तार का उपयोग रेडियो प्रेषित्र और कम आवृत्तियों पर चलने वाले रेडियो गृहीता, प्रेरण ऊष्मन उपकरण और स्विचन शक्ति प्रदाय के लिए Q कारक प्रेरक में किया जाता है।
लिट्ज तार शब्द की उत्पत्ति लिट्जेंद्रहट (कोल। लिट्ज़), जर्मन (भाषा) से हुई है, जो गुंफित/फंसे हुए [2] या बुने हुए के लिए है।[3][better source needed]
संचालन का सिद्धांत
लिट्ज तार तार के प्रतिरोध में वृद्धि को कम करता है जो उपरिस्तर प्रभाव और निकटता प्रभाव (विद्युत चुंबकत्व) जैसे दो प्रभावों के कारण उच्च आवृत्तियों पर होता है।
उपरिस्तर प्रभाव
किसी चालक का विद्युत प्रतिरोध उसके अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल पर निर्भर करता है; एक बड़े क्षेत्र वाले परिचालक में दी गई लंबाई के लिए कम प्रतिरोध होता है। हालाँकि उच्च आवृत्तियों पर, प्रत्यावर्ती धारा (AC) सामग्री में प्रेरित भँवर धाराओं के कारण परिचालक में गहराई से प्रवेश नहीं करती है और यह सतह के पास बहने लगता है। इसे उपरिस्तर प्रभाव कहा जाता है। इसलिए एक तार की तरह एक ठोस परिचालक में, सतह पर एक परत या वलय में धारा प्रवाहित होती है, और तार के केंद्र के पास सामग्री के माध्यम से कम धारा प्रवाहित होती है। चूंकि तार के प्रतिनिध्यात्मक क्षेत्र का कम उपयोग किया जा रहा है, इसलिए तार का प्रतिरोध दिष्ट धारा (DC) की तुलना में अधिक है। करंट की आवृत्ति जितनी अधिक होती है, उतनी ही कम गहराई जिसमें करंट प्रवेश करता है, और करंट सतह के साथ तेजी से छोटे प्रतिनिध्यात्मक क्षेत्र में भीड़ जाता है, इसलिए तार का AC प्रतिरोध आवृत्ति के साथ बढ़ता है।
परिचालक में AC प्रवाह जिस गहराई तक प्रवेश करता है, वह उपरिस्तर गभीरता नामक एक मापदण्ड द्वारा निर्धारित किया जाता है, जो कि वह गहराई है जिस पर करंट घटकर 1/e_(गणितीय_स्थिर) ≈ इसकी सतह के मान का 37% हो जाता है। आवृत्ति के साथ उपरिस्तर गभीरता कम हो जाती है। कम आवृत्तियों पर जिस पर उपरिस्तर गभीरता तार के व्यास से बड़ी होती है, उपरिस्तर प्रभाव नगण्य होता है और वर्तमान वितरण और प्रतिरोध वस्तुतः DC के समान होता है। जैसे-जैसे आवृत्ति बढ़ती है और उपरिस्तर गभीरता तार के व्यास से कम होती जाती है, उपरिस्तर प्रभाव महत्वपूर्ण हो जाता है, सतह के पास धारा तीव्रता से केंद्रित होती है, और तार की प्रति इकाई लंबाई का प्रतिरोध इसके डीसी मान से ऊपर बढ़ जाता है। तांबे के तार में विभिन्न आवृत्तियों पर उपरिस्तर गभीरता के उदाहरण निम्नलिखित हैं
- 60 Hz पर, ताँबे के तार की उपरिस्तर गभीरता लगभग होती है 7.6 millimetres (0.30 in).
- 60,000 Hz (60 kHz) पर, तांबे के तार की उपरिस्तर गभीरता लगभग होती है 0.25 millimetres (0.0098 in).
- 6,000,000 Hz (6 MHz) पर [4] तांबे के तार की उपरिस्तर गभीरता लगभग होती है 25 micrometres (0.00098 in).
कुछ उपरिस्तर गभीरता से बड़े तार या केबल जैसे गोल परिचालक अपनी धुरी के पास अधिक धारा प्रवाहित नहीं करते हैं, इसलिए तार के मध्य भाग में स्थित धातु का प्रभावी ढंग से उपयोग नहीं किया जाता है।
निकटता प्रभाव
उन अनुप्रयोगों में जहां एक ही करंट ले जाने वाले कई तार अगल-बगल होते हैं, जैसे कि प्रेरक और परिणामित्र कुंडलन में, एक दूसरा समान प्रभाव जिसे निकटता प्रभाव (विद्युत चुंबकत्व) कहा जाता है, अतिरिक्त करंट संकुलन का कारण बनता है, जिसके परिणामस्वरूप तार के प्रतिरोध में आवृत्ति के साथ अतिरिक्त वृद्धि होती है। एक दूसरे के समानांतर चलने वाले दो तारों में, दोनों तारों में एक ही प्रत्यावर्ती धारा प्रवाहित होने के साथ, आसन्न तार का चुंबकीय क्षेत्र तार में अनुदैर्ध्य AD धाराओं को प्रेरित करता है जिसके कारण धारा को संलग्न पक्ष दूसरे तार में एक संकीर्ण पट्टी में केंद्रित किया जाता है। इसका उपरिस्तर प्रभाव के समान प्रभाव पड़ता है; करंट तार के एक छोटे प्रतिनिध्यात्मक क्षेत्र में भीड़ जाता है, इसलिए प्रतिरोध बढ़ जाता है।
लिट्ज तार कैसे काम करता है
प्रतिरोध को कम करने की एक तकनीक यह है कि सतह के पास प्रवाहकीय सामग्री को अधिक रखा जाए जहां तार को खोखले तांबे की नलिका से बदलकर करंट लगाया जाता है। नलिका का बड़ा सतह क्षेत्र समान प्रतिनिध्यात्मक क्षेत्र वाले ठोस तार की तुलना में बहुत कम प्रतिरोध के साथ करंट का संचालन करता है। प्रतिरोध को कम करने के लिए, उच्च शक्ति रेडियो प्रेषक के टैंक कुण्डली प्रायः तांबे के नलिका से बने होते हैं और बाहर चांदी चढ़ाया जाता है। हालांकि नलिका लचीली नहीं है और मोड़ने और आकार देने के लिए विशेष उपकरणों की आवश्यकता होती है।
लिट्ज तार एक और तरीका है, जो अलग-अलग आवरणयुक्त परिचालक (समूह परिचालक बनाने) के साथ फंसे हुए तार को नियोजित करता है। प्रत्येक पतला संवाहक उपरिस्तर गभीरता से कम होता है, इसलिए एक व्यक्तिगत भूग्रस्त को एक प्रशंसनीय उपरिस्तर प्रभाव हानि नहीं होती है। तारों को एक दूसरे से पृथक किया जाना चाहिए - अन्यथा समूह में सभी तार एक साथ कम हो जाएंगे, एक बड़े तार की तरह व्यवहार करेंगे, और अभी भी उपरिस्तर प्रभाव की समस्या होगी। इसके अतिरिक्त, तंतु लंबी दूरी पर समूह में समान त्रिज्यीय स्थिति पर अधिकार नहीं कर सकती हैं: विद्युत चुम्बकीय प्रभाव जो उपरिस्तर प्रभाव का कारण बनते हैं, वे अभी भी चालन को बाधित करेंगे। समूह में तारों की बुनाई या घुमावदार पतिरूप को अभिकल्पित किया गया है ताकि अलग-अलग प्रकार समूह के बाहर एक दूरी के लिए हों (जहां EM क्षेत्र परिवर्तन छोटे होते हैं और तंतु कम प्रतिरोध देखता है), और दूरी के लिए समूह (जहां ईएम क्षेत्र परिवर्तन सबसे शक्तिशाली हैं और प्रतिरोध अधिक है) अंदर की तरफ होते हैं। यदि तंतु में तुलनीय प्रतिबाधा है, तो केबल के भीतर प्रत्येक तंतु के बीच समान रूप से करंट वितरित किया जाता है। यह लिट्ज़ तार के अंतस्थ को समूह की समग्र चालकता में योगदान करने की अनुमति देता है।
लिट्ज़ गुंफन के लाभों की व्याख्या करने का एक अन्य तरीका इस प्रकार है: तंतु में करंट प्रवाहित होने से उत्पन्न चुंबकीय क्षेत्र इस तरह की दिशाओं में होते हैं कि उनमें अन्य तंतु में एक विरोधी विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र उत्पन्न करने की प्रवृत्ति कम होती है। इस प्रकार, पूरे तार के लिए, उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने पर उपरिस्तर प्रभाव और संबंधित बिजली हानि कम हो जाती है। एक ठोस परिचालक के सापेक्ष, वितरित विद्युत प्रतिरोध के वितरित अधिष्ठापन का अनुपात बढ़ जाता है, जिसके परिणामस्वरूप इन आवृत्तियों पर एक उच्च क्यू कारक होता है।
प्रभावशीलता
टेर्मन (1943, pp. 37, सूची18, 78) एक पृथक लिट्ज़ तार के लिए प्रत्यावर्ती धारा के प्रतिरोध के लिए प्रत्यक्ष धारा के प्रतिरोध के अनुपात के लिए एक अभिव्यक्ति प्रदान करता है।[5] यह कई घुमावों वाली कुंडलन पर लागू नहीं होता है। कुंडलन में प्रतिरोध अनुपात के लिए एक अभिव्यक्ति सलिवैन (1999) समीकरण 2 और परिशिष्ट A (पृष्ठ 289) पर द्वारा दी गई है।
लिट्ज तार 500 kHz से नीचे बहुत प्रभावी है; यह 2 मेगाहर्ट्ज से ऊपर बहुत कम उपयोग किया जाता है क्योंकि यह वहां बहुत कम प्रभावी होता है।[1] लगभग 1 मेगाहर्ट्ज से ऊपर की आवृत्तियों पर, तंतु के बीच परजीवी धारिता के प्रभाव से लाभ धीरे-धीरे प्रतिसंतुलन हो जाते हैं। [6] सूक्ष्म तरंग आवृत्तियों पर, उपरिस्तर गभीरता तंतु के व्यास की तुलना में बहुत कम होती है, और आंतरिक तंतु के माध्यम से जो करंट लगाया जाता है, वह बाहरी तंतु में शक्तिशाली AD धाराओं को प्रेरित करता है, जो लिट्ज़ तार के लाभों को उस बिंदु तक खंडन कर देता है जहां यह समान व्यास के ठोस तार की तुलना में बहुत खराब प्रदर्शन करता है।[7]
लिट्ज तार में प्रति इकाई प्रतिनिध्यात्मक क्षेत्र में उच्च प्रतिबाधा है, लेकिन लिट्ज तारों का उपयोग मोटे केबल आकारों में किया जा सकता है, अतः उच्च आवृत्तियों पर केबल प्रतिबाधा को कम करता है या बनाए रखता है।[8] लिट्ज़ तारों के निर्माण में सामान्यतः चांदी की पट्टिका या ठोस चांदी के साथ उपलब्ध अत्यंत महीन तार सम्मिलित होते हैं। अलग-अलग प्रकार प्रायः कम तापमान वाले लाह के लेप का उपयोग करती हैं, जिसे सामान्यतः पिघलने के लिए रजत झाल लोहे के तापमान की आवश्यकता होती है - जिसे संयोजन बनाते समय हटा दिया जाता है। तारों के समूह रेशम के बाहरी पृथक्कर्ण का भी उपयोग कर सकते हैं।
अनुप्रयोग
लिट्ज तार का उपयोग इंडक्टर्स (प्रेरक) और परिवर्तक (परिवर्तक) बनाने के लिए किया जाता है, विशेष रूप से उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए जहां उपरिस्तर प्रभाव अधिक स्पष्ट होता है और निकटता प्रभाव (विद्युत चुंबकत्व) और भी गंभीर समस्या हो सकती है। लिट्ज तार एक प्रकार का अवरुद्ध तार है, लेकिन, इस स्तिथि में, इसके उपयोग का कारण भौतिक थकान के कारण पूर्ण तार टूटने से बचना नहीं है।
लिट्ज तार प्रायः विद्युत अनुप्रयोगों में कम दसियों से लेकर उच्च सैकड़ों किलोहर्ट्ज़ के बीच की आवृत्तियों में पाया जाता है, अर्थात् विप्रेरण कुकर (पाकपात्र) और आगमनात्मक आवेश के प्रेषक (जैसे क्यूई (आगमनात्मक शक्ति मानक)। कुछ स्विचन बिजली की आपूर्ति में परिवर्तक में इनेमलित तार के कई समानांतर विकृत तार भी पाए जा सकते हैं।
WWVB प्रसारण केंद्र
NIST काल कूट प्रसारण केंद्र WWVB में लिट्ज तार का उपयोग करता है। केंद्र 60 kHz पर प्रसारित होता है। दोनों कुंडली आयतन में कुंडली और भिन्नतामापी के लिए लिट्ज तार का उपयोग किया जाता है। इसमें #36 AWG (0.127 mm (0.0050 in) व्यास) के 9 × 5 × 5 × 27 (कुल 6075) चुंबक तार और कपास, भांग, और प्लास्टिक पृथक्कर्ण की कई परतें, एक केबल में ¾ इंच (19 मिमी) व्यास में, तांबे के कुल 151,875 गोलाकार मील प्रकार सम्मिलित हैं।[9]
यह भी देखें
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 {{Harvtxt|Terman|1943|p=37}
- ↑ See English translation of Litzendraht. See translation of Litze (lace, strand, braiding, braid on military uniform) and translation of Draht (wire, filament, strand). See also German translations of wire.
- ↑ "MWS वायर इंडस्ट्रीज - LITZ वायर". Archived from the original on 2011-07-14. Retrieved 2010-05-25., "Litz Wire - General Information, Round, Solderable, Custom Colors & Insulations". Archived from the original on 2010-04-16. Retrieved 2010-05-25., and http://www.litz-wire.com/applications.html Archived 2014-02-28 at the Wayback Machine translate Litzendraht to woven wire
- ↑ Litz wire is impractical at 6MHz; see Terman (1943, p. 37).
- ↑ Terman cites Butterworth (1926)
- ↑ "संग्रहीत प्रति" (PDF). Archived from the original (PDF) on 2016-02-22. Retrieved 2016-10-05.
- ↑ 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.
- ↑ Skindepth, Litz wire, braided conductors and resistance, W8JI.
- ↑ Hansen & Gish (1995, p. 36)
- बटरवर्थ, S. (अगस्त 1926), "रेडियो फ्रीक्वेंसी पर इंडक्शन कॉइल्स का प्रभावी प्रतिरोध", वायरलेस और वायरलेस इंजी., 3: 483
{{citation}}: Check date values in:|date=(help) - हैनसेन, पेडर एम.; गिश, डेरेल (फ़रवरी 1995), "WWVB एंटीना और एंटीना ट्यूनिंग सिस्टम: बेसलाइन माप" (PDF), नौसेना कमान, नियंत्रण और महासागर निगरानी केंद्र, तकनीकी प्रतिवेदन 1693, archived from the original on अप्रैल 14, 2016
{{citation}}: Check date values in:|date=and|archive-date=(help) - सुलिवान, चार्ल्स आर. (मार्च 1999), "लिट्ज-वायर ट्रांसफॉर्मर वाइंडिंग में स्ट्रैंड्स की संख्या के लिए इष्टतम विकल्प" (PDF), पावर इलेक्ट्रॉनिक्स पर आईईईई लेनदेन, 14 (2): 283–291, Bibcode:1999ITPE...14..283S, doi:10.1109/63.750181
{{citation}}: Check date values in:|date=(help) - टर्मन, फ्रेडरिक ई. (1943), रेडियो इंजीनियरों की पुस्तिका, मैकग्रा-हिल, pp. 37, 74, 80
बाहरी संबंध
- Manfred Albach, Janina Patz, Hans Rossmanith, Dietmar Exner, Alexander Stadler: Optimized Winding = Optimum in Power Efficiency, Comparison of Losses in लिट्ज wires and round wires, The original text was released in the german magazine Elektronik Power, April 2010, Page 38-77
- NAA Cutler Maine - Navy VLF Transmitter Site: 2 MW, 14-24 kc. Naval transmitter uses 4-inch diameter लिट्ज wire; picture of variometer.
