辫线

辫线（）是一种特定类型的多股电线或电缆，用于电子设备中在无线电频率下传输交流電（AC）。该电线的设计目的是在频率高达约1 MHz时减少由集膚效應（skin effect）和邻近效应（proximity effect）引起的损耗。

辫线由许多细的股线组成，每根股线单独绝缘并按若干精确规定的方式绞合或编织在一起，通常涉及多级的束绞（即先将已绞合的小束再次绞成更大的束，依此类推）。这些绕制/编织方式的结果是使得各股线在导体外侧的位置所占的总体长度份额相互均衡。其效果是将电流在各股线之间均匀分配，从而降低阻抗。

辫线用于低频运行的高品質因子（高Q）电感元件（如无线电发送器和无线电接收机的电感）、感应加热设备以及開關模式電源等。

“Litz wire”一词源自德语 Litzendraht（俗称 Litze），意为“编织/绞合的线”或“织状线”。

 工作原理 
集膚效應和邻近效应使得导体对交流电（AC）的阻抗高于对直流电（DC）的阻抗。由于电磁场的两种相反作用，集肤效应在约2 MHz以下的频率范围内占主导；在更高频率下，邻近效应成为主导，此时辫线相比实心导线或管状导体会产生更多的直流相关损耗。

 集肤效应 

导体的电阻取决于其横截面积；在给定长度下，横截面积越大电阻越小。然而在高频情况下，交流電不会深入导体内部，这是由于材料中感应出的渦電流，电流倾向于靠近表层流动——这就是所谓的集膚效應。因此，在实心导体（如实心导线）中，电流主要流经靠近表面的环形层，而流经导线中心附近的电流较少。由于被有效利用的横截面积减少，导线的交流电阻比其直流電电阻要大。电流频率越高，电流穿透的深度越小，电流被“挤”到越来越窄的表面区域，从而使交流电阻随频率上升而增加。

交流电在导体中穿透的深度由称为集肤深度（skin depth）的参数决定，集肤深度定义为电流强度降至表面值的约37%（即 1/e）处的深度。集肤深度随频率增加而减小。在低频时，如果集肤深度大于导线直径，集肤效应可以忽略不计，电流分布和电阻与直流时几乎相同。随着频率上升且集肤深度小于导线直径，集肤效应变得明显，电流越发集中在表面，导线单位长度电阻高于其直流值。铜线在不同频率下的集肤深度举例：

 在 60 Hz时，铜的集肤深度约为 7.6 毫米（约 0.30 英寸）。
 在 60 kHz时，铜的集肤深度约为 0.25 毫米（约 0.0098 英寸）。
 在 6 MHz时，铜的集肤深度约为 25 微米（0.025 毫米）。

直径大于几个集肤深度的圆形导体其轴心附近几乎不传导电流，因此导线中心部位的金属没有得到有效利用。

 邻近效应 

在多根承载同方向电流的导线并列放置的应用中，例如电感器和变压器绕组，邻近效应会导致额外的电流拥挤，从而使随频率增加的导线电阻进一步增大。在并行靠近放置的两根导线中，邻近导线的磁場会在另一导线内感应纵向渦電流，使电流集中在导线侧的一条窄条带上。在相邻导体中若交流电方向相同，导体内的电流会集中到远离邻近导体的一侧；若相反方向流动，则电流会集中到靠近邻近导体的一侧。其效果与集肤效应类似：电流被限制在更小的横截面积中，因而电阻增加。

 辫线的工作方式 
一种减少电阻的技巧是通过用与同等横截面积的空心管替换实心导体，将更多可导电材料放置到电流所在的表面位置。管状导体较大的表面积能够以比同等横截面积的实心线更小的电阻传导电流。高功率无线电发射机的谐振線圈常采用外镀银的铜管制成以降低电阻。但管材不够柔韧，并且弯折成形需要专用工具。

辫线是另一种方法：它使用由单根绝缘导体构成的绞合股线束。每根细股线的直径小于集肤深度，因此单根股线不会有明显的集肤效应损失。股线必须相互绝缘，否则所有股线会短接在一起，表现得像一根大的实心导线，从而仍然存在集肤效应问题。此外，股线在束内不能在长距离上保持同一径向位置：导致集肤效应的电磁影响仍会破坏传导。辫线中股线的编织或扭绞模式被设计为使得单根股线在某段距离上处于束的外侧（电磁场变化较小、该股线表现出较低电阻），而在另一段距离上处于束的内侧（电磁场变化较强、电阻较高）。如果所有股线具有可比较的电阻/阻抗，则电流会均匀分配给电缆中的每一股线，从而使辫线内部也能为整体导电性做出贡献。

另一种解释辫线编织优点的方法是：股线内电流所产生的磁場方向使它们较不倾向在其他股线中产生反向的电磁场。因此，对于整个电缆而言，在高频应用中集肤效应及相关的功率损耗被减小。与实心导体相比，分布式电感与分布式电阻的比值得到提高，从而在这些频率下获得更高的品質因子（Q 值）。

 有效性 
辫线在500 kHz以下非常有效；在2 MHz以上很少使用，因为在该频率范围内它的效果会大幅下降。

在约1 MHz以上，股线之间的寄生电容效应会逐步抵消其优点。在微波频率下，集肤深度远小于股线直径，被强制通过内层股线的电流会在外层股线中感应出强烈的涡流，这会抵消辫线的优势，使其性能远不如同直径的实心导线。

辫线每单位横截面积的阻抗较高，但可以制造更粗的辫线电缆，从而在较高频率下减少或维持电缆阻抗。辫线的制作通常使用非常细的导线，常可选用镀银或实银材质。单根股线常采用低温漆（lacquer）涂层，该涂层通常需用接近银硬焊所用的焊鐵温度才能熔化，在制作连接时需将其去除。股线束也可使用丝绸作为外层绝缘。

 应用 
辫线用于制造电感器和变压器，尤其是在集肤效应更加明显且邻近效应可能成为更严重问题的高频应用中。辫线属于一种多股绞合导线，但在此其使用原因并非通常为防止材料疲勞导致的完全断线。

辫线常见于频率从几十千赫到数百千赫的电力应用中，例如電磁爐和無線充電（如Qi标准的充电器）发射机。多股并行扭绞的搪瓷线也可在某些开关电源的变压器中见到。

 WWVB发射站 
美国國家標準技術研究所在其时间码广播台WWVB中使用辫线。该台在60 kHz频率上传输。辫线用于螺旋天线（helix）和两个螺旋罩内的可变耦合器（variometer）。它由9×5×5×27（共计6,075）股#36美国线规（直径 0.127 mm）漆包线和多层棉、麻及塑料绝缘构成，                    电缆直径为3/4 英寸（约 19.05 mm），总计151,875圓密耳（约 0.76956 cm²）的铜面积。

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 参考 

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