Filo litz: differenze tra le versioni

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[[File:Lica.png|thumb|upright=0.7|Il filo litz consiste di molteplici trefoli isolati elettricamente l'uno dall'altro. Normalmente i trefoli sono attorcigliati o intrecciati, ma in questo diagramma non lo sono.]]

Un '''filo litz''' è un tipo di cavo usato in elettronicaelettrotecnica per trasportare la [[corrente alternata]]. Il [[filo]] è progettato per ridurre le perdite causate dall'[[effetto pelle]] e dall'[[Effetto di prossimità (elettromagnetismo)|effetto di prossimità]] nei conduttori usati a frequenze fino a circa 1&nbsp;MHz.<ref name="Terman1943_p37">{{cita|Terman 1943|p. 37}}.</ref> Esso consiste di molti trefoli di fili sottili, isolati singolarmente e attorcigliati o intrecciati insieme, seguendo uno dei vari schemi accuratamente prescritti<ref>{{Cita testo |url=http://www.newenglandwire.com/products/litz-wire-and-formed-cables/Litz%20Wire%20Types |titolo=Litz Wire Types & Construction |anno=2005 |editore=New England Wire Technologies |urlmorto=sì }}</ref> che spesso implicano parecchi livelli (i gruppi di fili attorcigliati sono a loro volta attorcigliati insieme, ecc.). Il risultato di questi schemi di avvolgimento è di uguagliare la proporzione della lunghezza complessiva lungo la quale ciascun trefolo è all'esterno del conduttore, un effetto che non si ottiene con un semplice filo di cablaggio a refolitrefoli attorcigliati.

Il termine filo litz trae origine da ''Litzendraht'' (coll. ''Litze''), [[Lingua tedesca|tedesco]] per filo attorcigliato/intrecciato<ref>Vedi la [https://www.dict.cc/deutsch-englisch/Litzendraht.html traduzione inglese di ''Litzendraht'']. Vedi la [https://www.dict.cc/deutsch-englisch/Litze.html traduzione di ''Litze'' (laccio, trefolo, intrecciatura, cordoncino sull'uniforme militare)] e la [https://www.dict.cc/?s=Draht traduzione di ''Draht'' (filo, filamento, trefolo)]. Vedi anche le [https://www.dict.cc/englisch-deutsch/wire.html traduzioni tedesche di ''wire''.]</ref> o filo intessuto.<ref>{{cita web |url=http://www.mwswire.com/litzmain.htm |titolo=Copia archiviata |accesso=25 maggio 2010 |urlmorto=sì |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20110714141635/http://www.mwswire.com/litzmain.htm |dataarchivio=14 luglio 2011 }}, {{cita web |url=http://www.wiretron.com/litz.html |titolo=Copia archiviata |accesso=25 maggio 2010 |urlmorto=sì |urlarchivio=https://web.archive.org/web/20100416073659/http://www.wiretron.com/litz.html |dataarchivio=16 aprile 2010 }}, e http://www.litz-wire.com/applications.html {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140228111057/http://www.litz-wire.com/applications.html |datedata=28 febbraio 2014 }} traducono ''Litzendraht'' con filo intessuto.</ref>

==Principio di funzionamento==

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Per frequenze basse, l'effetto è trascurabile. Per la CA a frequenze abbastanza alte perché l'[[effetto pelle]] sia piccolo in confronto alla dimensione del conduttore, l'effetto pelle fa scorrere la maggior parte della corrente vicino alla superficie del conduttore. A frequenze abbastanza alte, l'interno di un grande conduttore non porta molta corrente.

Alla profondità ''d'' la densità di corrente ''J'' è approssimativamente:

:<math>J\,=\,J_0\,e^{-{d/\delta}}</math>

dove:

<math>J_0\ </math>è la densità della corrente sulla superficie del conduttore e

<math>\delta\ </math> è una costante che indica la "profondità di penetrazione" (o "profondità di pelle") della corrente (lo spessore, a partire dalla superficie, in cui scorre la maggior parte della corrente).

Alla profondità <math>\delta\ </math> la densità della corrente vale 1/[[e (costante matematica)|e]] (circa 0,37) volte quella presente sulla superficie esterna.<br />

Per calcolarne il valore, si usa la relazione:

:<math>\delta=\sqrt{{2\rho}\over{\omega \mu}}</math>

dove

<math>\rho\ </math> = [[resistività]] (detta anche resistenza specifica) del conduttore;

<math>\omega\ = 2\pi \cdot \nu </math> = [[frequenza]] angolare (o pulsazione) della corrente (ν frequenza);

<math>\mu</math> = [[permeabilità magnetica]] assoluta del materiale conduttore (che, per i conduttori comuni, è uguale a quella del vuoto: <math>\mu_o\ </math>).

Esempi...

* A 60&nbsp;Hz, la profondità di pelle (cioè la profondità di penetrazione dell'effetto pelle) di un filo di rame è di circa 8,5 mm.

* A 60.000&nbsp;Hz (60&nbsp;kHz), la profondità di pelle di un filo di rame è di circa 0,25 mm.

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Una tecnica per migliorare l'efficienza è di ridurre la quantità di materiale che non trasporta la corrente rendendo il conduttore una tubazione cava. La grande area della superficie del tubo conduce la corrente con una resistenza molto minore di quanto farebbe un filo solido con la stessa area della sezione trasversale. Le bobine del volano delle trasmittenti radio ad alta potenza sono fatte spesso di tubazioni di rame, placcate d'argento all'esterno, per ridurre la resistenza.

Il filo litz è un altro metodo, che impiega un filo a trefoli con i conduttori isolati singolarmente (formando un fascio). Ogni conduttore sottile è inferiore alla profondità di pelle, perciò un singolo trefolo non soffre una perdita apprezzabile di effetto pelle. I trefoli devono essere isolati l'uno dall'altro — altrimenti i fili nel fascio andrebbero in corto insieme, si comporterebbero come un unico grande filo, e avrebbero ancora problemi di effetto pelle. Inoltre, i trefoli non possono occupare la stessa posizione radiale nel fascio attraverso lunghe distanze: gli effetti elettromagnetici che causano l'effetto pelle perturberebbeperturberebbero ancora la conduzione. Lo schema intrecciato o attorcigliato del fili nel fascio è progettato cosìin modo che ogni singolo trefolo alterni la sua posizione fra l'esterno del fascio (dove i cambiamenti del campo elettromagnetico sono più piccoli e il trefolo vede una bassa resistenza), e alll'interno (dove i cambiamenti del campo EM sono più forti e la resistenza è più alta). Se i trefoli hanno un'impedenza comparabile, la corrente si distribuisce in modo uguale fra ogni trefolo all'interno del cavo. Questo consente a ogni trefolo di contribuire in pari misura alla conduttività complessiva del fascio.

Un altro modo di spiegare il beneficio dell'intrecciamento del filo litz è il seguente: i campi magnetici generati dalla corrente che scorre nei trefoli sono in direzioni tali che hanno una ridotta tendenza a generare un [[campo elettromagnetico]] negli altri trefoli. In tal modo, per il filo nel suo complesso, l'effetto pelle e le perdite di potenza associate quando si usano nelle applicazioni ad alta frequenza sono ridotte. Il rapporto tra l'[[induttanza]] distribuita e la [[Resistenza elettrica|resistenza]] distribuita è aumentato, in relazione a un conduttore solido, dando come risultato un [[fattore Q]] più alto a queste frequenze.

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|urlarchivio = https://web.archive.org/web/20060924125328/http://www.spawar.navy.mil/sti/publications/pubs/tr/1693/tr1693.pdf

|dataarchivio = 24 settembre 2006

}}, also available as [https://web.archive.org/web/20080322231442/http://stinet.dtic.mil/oai/oai?&verb=getRecord&metadataPrefix=html&identifier=ADA299078 DTIC ADA299078]., possibly also available as [{{Collegamento interrotto|1=http://www.dtic.mil/cgi-bin/GetTRDoc?Location=U2&doc=GetTRDoc.pdf&AD=ADA299080] }}.

*{{Cita pubblicazione|cognome= Sullivan

|nome= Charles R.

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|volume= 14

|numero= 2

|pp= 283–291283-291

|data= March 1999

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|wkautore= Frederick Terman

|titolo= Radio Engineers' Handbook

|url= https://archive.org/details/radioengineersha00term

|editore= McGraw-Hill

|anno= 1943

|pp= [https://archive.org/details/radioengineersha00term/page/37 37], 74, 80

}}

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*[http://www.newenglandwire.com/products/litz-wire-and-formed-cables/ New England Wire Technologies - Litz Wire] (free technical support)

*[https://web.archive.org/web/20121022015156/http://www.litz-wire.com/ The litz people at HSM Wire offer a lot of information and support related to litz wire]

*[https://web.archive.org/web/20170516164538/http://www.emf.eei.uni-erlangen.de/forschung/pdf/Optimized%20Winding%20-%20Optimum%20in%20Power%20Efficiency.pdf/ Manfred Albach, Janina Patz, Hans Rossmanith, Dietmar Exner, Alexander Stadler: Optimized Winding = Optimum in Power Efficiency, Comparison of Losses in litz wires and round wires, The original text was released in the german magazine Elektronik Power, April 2010, Page 38-77]

* [http://www.navy-radio.com/commsta/cutler.htm NAA Cutler Maine - Navy VLF Transmitter Site: 2 MW, 14-24 kc]. Naval transmitter uses 4-inch diameter Litz wire; picture of variometer.