Proximity-Effekt (Elektrotechnik)

Der englische Begriff Proximity-effect ( Deutsch; Nachbarschaft-Effekt ) fasst die Wirkung der Wirbelströme in den Wicklungen von Spulen und Transformatoren zusammen. Die Wirbelströme werden durch die sogenannten Streuflüsse der Wechselfelder des magnetischen Kreises hervorgerufen.

Streufelder im schematischen Schnittbild eines Transformator

Ursachen sind:

• Endliche magnetische Leitfähigkeit des Materials im magnetischen Kreis.
• Luftspalte im magnetischen Kreis ( Extremfall bei Stabkern.- oder Luftspule ).
• Benachbarte Spulendrähte.

Diese Streufelder durchdringen dann die Wicklungsdrähte und induzieren dort Wirbelströme, wodurch sich ein Teil der Energie in schädliche Wärme umsetzt. Dadurch wird die elektrische Güte verschlechtert und bei Leistungsanwendungen kann durch die Temperaturerhöhung das Bauteil zerstört werden. Der proximity-effect darf nicht mit dem skin-effect verwechselt werden, dieser tritt auch bei einem freien, geraden Leiter auf und hat seine Ursache in der Stromverdrängung im Leiter selbst.

Abhilfe kann geschaffen werden durch:

• Verschachteln der Windungen und Wicklungen ( Schubwicklung ).
• Aufpolstern der Wicklung im Bereich von kurzen Luftspalten.
• Resonanzkopplung bei Übertragern aus Stabkern.- oder Luftspulen.
• Unterteilen der Volldrähte zu Litzen mit separat isolierten Litzendrähten ähnlich wie bei den Blechpaketen für Transformatoren.

Im Gegensatz zum skin-effect ist es beim proximity-effect nicht erforderlich, die Litzendrähte zusätzlich zu verzopfen. Es reicht sohin eine "falsche" Hochfrequenzlitze aus. Durch kapazitive Nebenschlüsse bei höheren Frequenzen kommt es dazu, dass sich der Vorteil der Lösung mit der Litze wieder aufhebt. In der Praxis treten proximity- und skin-effekt meist zusammen auf. Bei Bandleitern ist besonders auf die Richtung der Streufelder zu achten.