隐约记得大学的某个夏天，外面知了叫个不停，小WI双眼朦胧，口水都快流到桌面的时候，大学物理老师提起了一个名词曰：“集肤效应”。

　　那时候这个名词就闪了一下，然后便忘得一干二净，直到工作之后才发现原来它在交流主导的世界中有着如此重要的作用，今天小WI就把它来个详细介绍，和大家分享一下~

　　一根铜线，当流过直流电时，电流在导体横截面的分布是均匀的；但当铜线内流过的电流为交流电时，电流在导体横截面的分布便不再均匀：更多电流分布在导体表面，而只有很少一部分电流分布在导体中心，如下图所示(深色区域代表电流密度高)：

　　这就是传说中集肤效应的现象。以通有50赫兹交流电的铜排来讲，集肤深度(电流密度衰减为表层电流密度的0.368)约为1cm，那么也就是说对于半径大于1cm的铜排来讲，增加半径对于减少导体电阻的努力性价比很低。

　　集肤效应会对数据中心有什么样的影响呢?

　　电流集中在导体表面流过，等价于导体横截面减小，而导体横截面减小直接导致导体电阻值增大，这样的阻值变化对于数据中心这种动辄几千安培的电流来说会带来极大的电能浪费。

　　为了阻值这样的电能浪费，我们需要控制交流输电电路的电阻不变：

　　1、 增大导体的表面积可以减少集肤效应的影响(比如扁扁的母排，或者是分裂导线)

　　2、 采用空心的导体，节约金属材料

　　3、 导体外表面镀银，减小导体平均电阻率(特别对高频交流电有效!)

　　无论采用上面哪个方法，交流供电模式都会带来金属材料消耗的增加和电能的不必要浪费。而如果采用直流供电，则可直接避免集肤效应的发生，相信直流技术在未来的数据中心乃至输电行业将会得到更为广泛的应用。

　　附录1：为什么会发生集肤效应？

　　如上图所示，假如此时此刻导体中通有A方向相同的电流，根据右手定则，导体内部会感应出如图所示的磁感线(从A方向看进去为逆时针方向，“叉”代表流入，“点”代表流出)，此时电流分配是均匀的;

　　如果此时A方向电流增大，则导体内磁通密度会增大，因而efd、abc两个虚线环内磁通量都增加，对应产生以减少磁通量为目的的感应电流。再次右手定则判断一下，两个虚线圈电流方向分别为d->e->f和c->b->a。将此感应电流与流过导体的电流进行合成，就可以看到圆柱体中间部分电流被感应电流削弱减小，导体表面电流被增强，这就是集肤效应的秘密。

　　交流电是A方向周期性增大和减小的过程，正是因为这样的增大减小不停地发生，集肤效应才会不停地产生影响。

　　附录2：常见材料的集肤深度

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　　责任编辑：Mary