تیم مهندسی ما غالباً در مورد اینکه آیا از سیم لیتز (Litz) در طراحی های خود استفاده می کنیم، سؤالاتی دریافت می کنند. ما تصمیم گرفتیم که این پست را به آموزش مشتریان خود در این زمینه متمرکز کنیم و توضیح دهیم که چرا سیم لیتز (Litz) برای برنامه ها و صنایع خاص ایده آل است. استفاده از سیم لیتز (Litz) با چندین مزیت همراه است، از جمله:
مقالات پیشنهادی: ترانس اتو
کاهش اتلاف توان
ضرر و زیان جریان گردابی را به حداقل رساند
اصطلاح “سیم Litz” از یک کلمه آلمانی به معنی سیم بافته سرچشمه گرفته است:
سیم لیتز (Litz) از سیم های مغناطیسی تشکیل شده است که قبل از پیچ خوردن (یا بافته شده) به یک الگوی یکنواخت عایق بندی می شوند. سیم کشی این سیمها در کنار هم مقاومت میدان را کاهش می دهد، که به نوبه خود باعث می شود جریان های الکتریکی آزادتر جریان پیدا کنند.
Litz بطور منظم در پروژه ها در صنایع متنوعی از جمله بخش هوافضا، ارتباطات، پزشکی و انرژی سبز مورد استفاده قرار می گیرد.
سیم لیتز چیست؟
برای درک بهتر سیم لیتر در ابتدا به اندازه و سپس به کاربرد و انواع آن اشاره خواهیم کرد.
اندازه سیم Litz
سیم لیتز در اندازه های مختلفی ارائه می شود، که اغلب به صورت مختصر بیان می شوند، به شرح زیر است: N / XX ، جایی که
- N تعداد رشته ها را نشان می دهد
- XX به اندازه گیری سیم آمریکا (یا AWG) اندازه هر رشته اشاره دارد
در یک کاربرد معمولی، این به فرمی ترجمه می شود که ممکن است به عنوان “25/40” ظاهر شود. این اعداد به متخصصان صنعت می گویند که 25 رشته از 40 AWG وجود دارد.سیم لیتز انواه مختلفی نیز دارد که در ادامه شرح خواهیم داد.
غالباً، به دنبال اندازه اطلاعات، جزئیات دیگری در مورد گزینه های عایق کاری و سرویس یا پوشش وجود دارد. نوع سیم مورد استفاده نقش مهمی در فرآیند انتخاب دارد و باید قبل از خرید با دقت مورد بررسی قرار گیرد.
انواع مختلف سیم لیتز
- سیم Litz نوع 1
یک پیچ اصلی
عایق خارجی انتخابی
- سیم Litz نوع 2
بسته پیچیده سیم نوع 1 بافته شده با هم
می تواند عایق خارجی داشته باشد
- سیم Litz نوع 3
بسته های از قبل عایق بندی شده از سیم نوع 2
با انتخاب بافته شده برای داشتن عایق خارجی در اطراف بسته کامل
- سیم Litz نوع 4
هسته فیبر در مرکز بسته های پیچ خورده سیم غیر عایق نوع 2
- سیم Litz نوع 5
ترکیبی از بسته های سیم عایق نوع 2 عایق بندی شده که دارای هسته فیبر است
- سیم لیتز نوع 6
بسته های سیم نوع 4 مجهز به هسته فیبر
- سیم Litz نوع 7
سیم عایق بافته به شکل مستطیل
- Litz نوع 8
رشته های عایق تک پیچ خورده فشرده شده به شکل مستطیل
ساختار سیم لیتز
1. چندین رشته نازک
سیم لیتز از تعداد زیادی رشته نازک ساخته میشود که هر رشته از مس یا آلومینیوم تشکیل شده است. این رشتهها بهصورت جداگانه عایقدار هستند و سپس در کنار هم به شکل خاصی تابیده میشوند. این طراحی باعث میشود در فرکانسهای بالا، جریان الکتریکی به طور یکنواخت بین رشتهها تقسیم شود.
2. عایق کاری مجزا برای هر رشته
یکی از مشخصههای اصلی سیم لیتز، عایقکاری مستقل هر رشته است. این عایقکاری مانع اتصال مستقیم بین رشتهها میشود و اجازه میدهد جریان به جای عبور از هسته، روی سطح هر رشته جریان یابد. این ویژگی به کاهش تلفات انرژی کمک قابل توجهی میکند.
3. نحوه پیچش و چینش رشته ها
رشتههای سیم لیتز به صورت منظم و با الگوی مشخصی در هم تابیده میشوند. در این پیکربندی، هر رشته در طول سیم مرتباً موقعیت خود را تغییر میدهد. این جابهجایی منظم باعث میشود اثرات مغناطیسی ناخواسته کاهش یابد و جریان در تمامی رشتهها به شکل متوازن توزیع شود.
اثرات سطحی و مجاورت در سیمهای معمولی
اثر سطحی (Skin Effect)
در فرکانسهای بالا، جریان AC تمایل دارد بیشتر به سمت سطح خارجی سیم حرکت کند و از مرکز سیم دور شود. این پدیده که به «اثر سطحی» معروف است، باعث افزایش مقاومت مؤثر سیم و در نتیجه افزایش تلفات انرژی میشود.
اثر مجاورت (Proximity Effect)
اثر مجاورت زمانی رخ میدهد که دو یا چند سیم حامل جریان متناوب در کنار هم قرار گیرند. میدانهای مغناطیسی تولید شده توسط هر سیم، توزیع جریان در سیمهای مجاور را تغییر میدهد و میتواند باعث افزایش مقاومت و تلفات شود. سیم لیتز با طراحی رشتهای و عایقدار خود، این اثرات را به شکل چشمگیری کاهش میدهد و کارایی را در فرکانسهای بالا بهبود میبخشد.
مزایای سیم لیتز
| ردیف | مزیت سیم لیتز | توضیح مختصر |
|---|---|---|
| 1 | کاهش تلفات در فرکانسهای بالا | کاهش اثرات سطحی و مجاورت باعث کاهش تلفات در فرکانسهای بالا میشود. |
| 2 | بهبود کارایی تجهیزات الکتریکی | در ترانسفورماتورها و موتورها، تلفات انرژی کمتر شده و راندمان دستگاه افزایش مییابد. |
| 3 | انعطافپذیری و دوام بیشتر | ساختار چند رشتهای، انعطافپذیری و مقاومت مکانیکی بیشتری نسبت به سیم تکرشتهای ایجاد میکند. |
| 4 | کاهش تداخل های الکترومغناطیسی | پیکربندی خاص سیم لیتز باعث کاهش نویز و تداخل در سیستمهای ارتباطی و صوتی میشود. |
کاربرد های سیم Litz
سیم Litz در بسیاری از برنامه های کاربردی که در طیف وسیعی از صنایع وجود دارد سودمند است. این یک راه حل ایده آل برای برنامه های کاربردی با فرکانس بالا به دلیل توانایی آن در بهبود بهره وری از ماشین آلات حساس و قطعات مانند ترانسفورماتور، سلف و کویل است. گزینه های قابل مقایسه، مانند آنهایی که از سیم مسی استاندارد ساخته شده اند، به دلیل افزایش مقاومت و از بین رفتن جریان، به طور کلی قادر به افزایش کارایی در حین کار نیستند.
برخی از کاربردهای معمول سیم لیتز عبارتند از:
آنتن
مبدل های برق با فرکانس بالا
القایی الکترومغناطیسی
شارژر دستگاه های پزشکی
فرستنده های رادیویی
سیستم های بی سیم
دستگاه های اولتراسونیک
توربین های بادی
سیم پیچ سیم
وسایل نقلیه هیبریدی
چوک (یا سلف های فرکانس بالا)
شارژرهای برقی برای کاربردهای وسایل نقلیه موتوری
موتورها از جمله:
موتورهای خطی
سیم پیچ استاتور
ژنراتورها
مبدل ها بوسیله سیم لیتز
سوالات متداول
۱. سیم لیتز چه تفاوتی با سیمهای معمولی دارد؟
سیم لیتز از مجموعهای رشتههای نازک و عایقدار تشکیل شده که بهصورت ویژه برای کاهش تلفات ناشی از اثر سطحی و اثر مجاورت در فرکانسهای بالا طراحی شدهاند. در مقابل، سیمهای معمولی تنها یک هادی یکپارچه دارند و در فرکانسهای بالا تلفات بیشتری نشان میدهند.
۲. آیا سیم لیتز فقط در فرکانسهای بالا کاربرد دارد؟
بله، سیم لیتز عمدتاً برای بهبود عملکرد در فرکانسهای بالا طراحی شده است. در فرکانسهای پایین، تفاوت کارایی آن نسبت به سیمهای معمولی چندان محسوس نیست.
۳. کاربردهای رایج سیم لیتز کدامند؟
سیم لیتز معمولاً در ترانسفورماتورها، موتورهای الکتریکی، تجهیزات صوتی و تصویری و سیستمهای ارتباطی بهکار میرود؛ زیرا در این موارد کاهش تلفات و افزایش راندمان اهمیت زیادی دارد.
۴. آیا سیم لیتز گرانتر از سیم معمولی است؟
بله، بهدلیل ساختار چند رشتهای و فرآیند تولید پیچیدهتر، سیم لیتز معمولاً هزینه بالاتری نسبت به سیمهای تک رشتهای دارد.