2 EFEITO PELICULAR 2-1 Conceito Este efeito se caracteriza pela diminuição da densidade de corrente no interior de um condutor, simultaneamente a um aumento da correntena coroa ou seção mais externa, produzido pela ação do campo eletromagnético alternado aplicado ao mesmo. Esta característica torna-se mais pronunciada proporcionalmente ao aumento da frequência de excitação. O efeito pelicular evidencia-se mais nas altas frequências, e a distribuição da densidade de corrente, j, se faz exponencialmente , a partir da superfície, função do material e da frequência. Quando uma corrente elétrica constante flui em um o condutor homogêneo, de seção transversal não negligenciavel, ela se distribui uniformemente nesta seção.O mesmo não se pode dizer quanto a corrente alternada, esta não se distribui uniformemente e a distribuição depende da freqüência, do campo elétrico,da condutividade elétrica, das dimensões e da forma geométrica do condutor. No caso de um condutor de seção transversal circular a densidade de corrente varia ao longo do raio, sendo máxima na superfície e mínima sobre o eixo. A concentração de corrente próxima a superfície do condutor chama-se efeito pelicular ou efeito Kelvin em homenagem a Lord Kelvin,por sua contribuição ao estudo deste efeito em condutores cilíndricos (1889). O efeito pelicular apresenta interesse técnico e também acadêmico, principalmente pelas suas sutilezas. 2-2 Mecanismo eletro-fisico Quando aplicamos uma corrente constante a um condutor elétrico, esta irá se distribuir uniformemente por todo o diâmetro do mesmo. Agora, se a fonte fornecer ‘uma tensão senoidal, de uma dada freqüência f, teremos uma maior densidade de corrente na região superficial do condutor. Este fenômeno é o Efeito Pelicular. Isto ocorre pois a corrente circulando no condutor, com um sentido J, gera um campo magnético B por indução.Este, por sua vez, cria um campo elétrico E. Dada a orientação do campo elétrico,ele irá reduzir a intensidade da corrente no centro do condutor e aumentar na superfície, causando o Skin Effect .Em corrente contínua este possuem uma Alma de Aço ou Alma de Alumínio Liga para aumentar a resistência à tração dos cabos. Devido a frequência da corrente. Em virtude da corrente elétrica diminuir ao se aproximar do centro do condutor. a densidade da corrente não é uniforme no condutor e sim variando com o raio em sua seção transversal. maior será a concentração da corrente na superfície. bem como o sentido da corrente J num dado momento. o Efeito Pelicular tem uma importante influência na perda de potência da linha. portanto não há interação entre eles. a área efetiva por onde a corrente passa diminui. suas dimensões e forma geométrica também influenciam na distribuição da mesma. muitos cabos utilizados em Linhas de Transmissão. que no caso do Brasil o sistema interligado opera a 60 Hz. Com o fluxo de elétrons maior nas áreas da periferia do condutor e menor próximo ao centro. A Figura 1 ilustra o comportamento e a interação entre os campos elétrico e magnético.’ Na transmissão de energia por meio de corrente alternada (CA). a resistência elétrica do condutor. em um certo condutor cilíndrico. já que não já variação dos campo no tempo e. Quanto maior a freqüência da onda. Além disto.fenômeno não ocorre. aumentando a resistência e conseqüentemente a perda de energia por efeito Joule. . Figura 2: Distribuição de corrente em um condutor de seção circular O efeito pelicular pode ser explicado qualitativamente a partir da Figura 3. Na frequência de 60 Hz que é a utilizada pelo Brasil no sistema interligado. que existe uma maior concentração de corrente na região (δ) denominada espessura pelicular ou profundidade de penetração. Nota-se. a densidade de corrente varia ao longo do raio. sendo máxima na superfície do condutor e mínima sobre o eixo. podemos perceber que ao aumentar a frequência da corrente. também. O efeito Skin varia não só com a frequência da corrente. o Efeito Pelicular é nulo devido a ausência de frequência. para transmissão de energia é utilizado condutor de alumínio devido ao preço e pelas suas características mecânicas. Na Figura 2 pode ser visualizado o efeito pelicular em um condutor de seção circular.Em transmissão de energia por corrente contínua (CC) a corrente se distribui de forma uniforme no condutor e mesmo operando com correntes de valor mais alto que em relação à transmissão CA. da seguinte forma: A corrente alternada gera um campo magnético alternado (Figura 3(a)). Neste caso. mas também com o tipo do material que está sendo utilizado. porém o cobre é muito utilizado em instalações elétricas. a diferença entre os dois principais condutores utilizados é pequena. o condutor de cobre sofre mais com o Efeito Pelicular. . Porém. Em geral. da condutividade elétrica. o efeito pelicular pode ser quantificado pela profundidade de penetração do campo. das dimensões e da forma geométrica do condutor. As correntes induzidas anulam a corrente no centro do condutor e se somam próximo à superfície. entre outros fatores. Portanto. O campo magnético alternado induz correntes parasitas no condutor (Figura 3(b)). pode-se inferir que o efeito pelicular depende.’’’’’’’’’’’’’ (1) . da frequência. Figura 3: Origem do efeito pelicular Apartir do exposto anteriormente. ou espessura pelicular. (δ) que é dada pela equação 1. dispensando a porção interior do condutor onde pouco a corrente flui. a equação 1 resulta na equação 2. atenuando o efeito pelicular. A ideia é que o efeito pelicular tem pouco efeito em fios finos. Ele é formado por vários fio menores isolados e entrelaçados num padrão de modo que o campo magnético dos fios faça com que a corrente total seja distribuída igualmente entre eles. condutores sólidos são substituídos por tubos. causado pelo efeito pelicular. como forma de aumentar a sua eficácia. µ é a permeabilidade magnética do material. ρ é a resistividade elétrica do material. (2) 2-3 Medidas atenuativas Existem diversas formas de atenuarmos os efeitos criados pela frequência no fio. causado pelo efeito pelicular. ‘ E por fim a outra coisa que podemos fazer em condutores sólidos ou tubulares é banhá-los com prata. mas reduz consideravelmente o peso do condutor. frequências onde à profundidade pelicular é pequena. tirando proveito da maior condutividade da mesma. não sofrendo o mesmo aumento de resistência da corrente alternada que um condutor sólido com a mesma seção transversal dos fios trançados. Esta técnica é particularmente utilizada para frequências entre a VHF e as micro-ondas. sendo necessária apenas uma camada muito fina de prata. Isto dificilmente afeta a resistência CA. Um método bastante utilizado em altas frequências é a utilização de um cabo chamado de Fio Litz (do alemão Litzendraht) ou fio trançado. uma vez que está localizado numa região em que a corrente é ínfima. Sendo w = 2πf . não afetando na condução a maior resistência do núcleo de aço. Esses fios são frequentemente utilizados em bobinas dos transformadores de alta frequência.em que : é a frequência angular da corrente elétrica. fazendo a melhoria na condutividade muito rentável. Revestimentos de . Em outras aplicações. σ é a condutividade elétrica do material. Nas linhas de transmissão aéreas de corrente utilizasse frequentemente cabos de alumínio com alma de aço. Esse método reduz a atenuação de propagação da onda devido a perdas resistivas que surgem quando aparecem correntes parasitas. Rio de Janeiro. T. of J.prata ou de ouro são similarmente utilizados na superfície de guias de onda utilizados para a transmissão de micro-ondas. J. The Origins Skin and E_ect Developments and 9. bbliografia http://coral. Delcyr Barbosa.ufsm.pdf http://pt..br/materiais/Aula24. Materiais Eletricos. of Physics. 1988 .com/es/Efeito_pelicular HIGGINS Concept Am. (1941) Inductance. SARAIVA. Proximity 6 of the Effect.encydia.