Efeito pelicular

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Distribuição do fluxo de corrente em um condutor cilíndrico, mostrado em seção transversal. Para corrente alternada, a maior parte (63%) da corrente elétrica transita entre a superfície e a profundidade de penetração, δ, a qual depende da frequência da corrente e das propriedades elétricas e magnéticas do condutor.
O agrupamento de 3 cabos nessa instalação de transmissão de energia age como um condutor único. Um único cabo utilizando a mesma quantidade de metal por quilômetro apresentaria perdas maiores devido ao efeito pelicular.

Efeito pelicular (skin effect, em inglês) é um efeito caracterizado pela repulsão entre linhas de corrente eletromagnética, criando a tendência desta fluir na superfície do condutor elétrico. Este efeito é proporcional à intensidade de corrente e aumenta com a raiz quadrada da frequência, com a permeabilidade magnética e com a condutividade elétrica do condutor. É somente encontrado em condutores submetidos à corrente alternada. O efeito pelicular é responsável pelo aumento da resistência aparente de um condutor elétrico, devido a diminuição da área efetiva de condução. Diz-se do efeito pelicular uma deficiência no transporte de energia, pois na tentativa de transmitir a energia a um ponto "x" através de um condutor elétrico, devido ao efeito pelicular mais energia se dissipa ao longo do condutor, devido a maior resistência aparente. Por essa razão, para vencer grandes distâncias, utiliza-se a transmissão de energia em corrente contínua, com o intuito de minimizar as perdas de energia. A corrente elétrica transita principalmente pela "pele" do condutor, entre sua superfície e uma distância denominada profundidade de penetração. A 60 Hz no cobre, a profundidade de penetração é aproximadamente 8.5 mm. Para maiores frequências, a profundidade fica menor, dessa forma, passa tão pouca corrente no interior dos grandes condutores, que esses podem ser substituídos por materiais diferentes para economizar custos e diminuir o peso.

A distribuição uniforme de corrente na secção transversal de um condutor só ocorre quando se trata de corrente continua. Em correntes alternadas, com o aumento da frequência a desuniformidade se torna mais acentuada, aumentando a diferença entre as densidades de correntes nas diferentes regiões da secção transversal. Este fenômeno chama-se efeito pelicular.

Mitigação[editar | editar código-fonte]

Uma das maneiras usadas para reduzir o aumento aparente da resistência elétrica devido ao efeito é o uso de vários condutores trançados, ao invés de um único miolo, de forma que o campo magnético atue de forma uniforme e a corrente seja distribuída igualmente entre eles, com o efeito pelicular fazendo um pequeno efeito em cada um dos cabos, e assim reduzindo o aumento da resistência em corrente alternada que um único cabo sólido de mesma seção transversal apresentaria.

Linhas de transmissão de alta tensão e alta corrente normalmente utilizam condutores de alumínio com alma de aço; onde o núcleo de aço com maior resistência não oferece problemas, pois se localiza abaixo da profundidade de penetração, onde praticamente não passa corrente, barateando o custo dos cabos e oferecendo resistência mecânica ao conjunto.

Em aplicações que envolvem altíssimas correntes (na casa de milhares de amperes), condutores sólidos são substituídos por condutores ocos. Essa substituição afeta muito pouco a resistência do cabo, mas diminui substancialmente o seu peso.

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