Il filo Litz o cavo Litz è uno strumento molto utile per l'elettronica di potenza perché permette di creare conduttori a bassa resistenza e ad alta corrente a frequenze fino a centinaia di kHz!
Il filo Litz o cavo Litz è uno strumento molto utile per l’elettronica di potenza perché permette di creare conduttori a bassa resistenza e ad alta corrente a frequenze fino a centinaia di kHz. Tuttavia utilizzarlo in modo efficace non è facile: bisogna infatti tenere conto di numerosi aspetti, sia fisici che progettuali, in modo da ottimizzare il prodotto in modo specifico per ogni utilizzo, minimizzando le perdite.
Indice
- 1 Cenni di elettromagnetismo
- 2 Fili Litz: caratteristiche
- 3 Tipi di fili Litz
- 4 Come scegliere i fili Litz
- 5 I fili Litz di De Angeli Prodotti
1. Cenni di elettromagnetismo
Per poter scegliere un filo Litz adatto ai parametri di utilizzo, è utile avere almeno una piccola conoscenza dei fondamenti dell’elettromagnetismo, soprattutto per quanto riguarda l’effetto pelle e l’effetto di prossimità che si verificano in un conduttore attraversato da corrente alternata.
Semplificando, l’effetto pelle indica la tendenza della corrente elettrica alternata a distribuirsi sulla superficie esterna del conduttore, rendendo di fatto la parte più interna di questi inutilizzata. Questa tendenza viene amplificata man mano che la frequenze di lavoro aumentano.
L’effetto di prossimità, invece, indica la tendenza della corrente alternata di creare campi elettromagnetici capaci di influenzare i conduttori vicini al punto da causare interferenze e perdite di segnale.
2. Fili Litz: caratteristiche
I cavi Litz (o Litz Wire) sono costituiti da molti fili smaltati sottili, che sono attorcigliati e intrecciati tra loro. Sono progettati per poter lavorare ad alte frequenze, riducenco le dimensioni del trasformatore.
2.1 Cosa sono i fili Litz
I cavi Litz sono conduttori costituiti da numerosi fili sottili intrecciati insieme in modo da limitare le perdite di corrente dovute a vari fattori tra cui all’effetto pelle, che si verifica soprattutto alle alte frequenze. In pratica, la corrente alternata tende a distribuirsi maggiormente sulla superficie esterna dei conduttori, rendendone di fatto una parte inutilizzata e causando perdite di energia. L’uso di cavi Litz consente di limitare queste perdite e di aumentare l’efficienza del trasferimento di energia. Inoltre i cavi Litz hanno fascio casuale e rivestimenti termoplastici estrusi per minimizzare l’effetto di prossimità sui conduttori vicini.
2.2 A cosa servono i fili Litz
I cavi Litz, oltre a ridurre le perdite elettriche ad alta frequenza, permettono di ridurre significativamente gli ingombri. Infatti, in un avvolgimento elettrico, il numero di spire e il flusso magnetico sono inversamente proporzionali alla frequenza della corrente. Per questo motivo i fili Litz sono perfetti per applicazioni in cui è necessario utilizzare trasformatori di dimensioni ridotte, ma ad alte prestazioni, flessibili e capaci di contenere le perdite.
2.3 Perché scegliere i fili Litz
- Flessibilità: essendo costituiti da numerosi fili singoli smaltati, il cavo Litz è più flessibile rispetto ad un conduttore singolo di pari sezione.
- Prestazioni: grazie alla loro costruzione “attorcigliata” e alla presenza di fili multipli elettricamente isolati, i cavi Litz possono gestire alte frequenze senza subire perdite significative di segnale.
- Efficienza: grazie alla riduzione delle perdite elettriche i cavi Litz hanno una maggiore efficienza in molte applicazioni, come ad esempio nei trasformatori. Inoltre la loro costruzione elettricamente isolata aiuta a ridurre anche la perdita di corrente parassita.
- Versatilità: i fili Litz possono essere usati ovunque servano prestazioni in alta frequenza, come ad esempio in trasformatori, induttori, antenne, altoparlanti, strumenti di misura, apparecchiature mediche…
3. Tipi di fili Litz
I cavi Litz sono disponibili in molte opzioni di progettazione a seconda del numero di fili e della configurazione del fascio.
3.1 Struttura
La produzione di cavi Litz ad alta frequenza prevede l’uso di fili singoli multipli elettricamente isolati, impiegati tipicamente in applicazioni operanti in una gamma di frequenze dai 10KHz a 5 Mhz. In bobine ad alta frequenza, le perdite di correnti parassite aumentano con la frequenza della corrente a causa dell’effetto pelle e dell’effetto di prossimità. L’uso dei cavi Litz riduce questi effetti grazie alla loro costruzione attorcigliata, che compensa il campo magnetico che genera le perdite.
Il concetto alla base del cavo Litz è quindi molto semplice: costituire un filo intrecciato in cui le unità fondamentali sono fili smaltati con un diametro inferiore alla profondità di pelle. In questo modo il filo Litz non risentirà dell’effetto ad esso correlato e le perdite in alta frequenza saranno notevolmente ridotte.
3.2 Introduzione alla terminologia dei fili Litz
- Filo singolo: è il componente base della costruzione del cavo Litz, costituito da un singolo filo di un materiale conduttore (es. rame) con un sottile strato di vernice isolante che evita il contatto elettrico con altri fili o con altre parti del circuito. Il filo singolo si usa per costruire il fascio di fili Litz.
- Fascio di fili Litz: è una combinazione di fili singoli elettricamente isolati tra loro per ridurre le perdite di corrente parassite e migliorare le prestazioni in alta frequenza.
- Passo di cordatura: è la distanza che un filo necessita per effettuare una completa rotazione attorno alla circonferenza del cavo Litz.
- Verso di cordatura: è il verso della cordatura (o direzione di raggruppamento) della struttura del filo in fasci. Può essere destro (a Z) o sinistro (a S).
3.3 Tipi di fili Litz
- Cavi Litz a fascio casuale: è una configurazione in cui un certo numero di fili singoli sono raggruppati insieme in modo tale che ciascun filo singolo possa occupare qualsiasi posizione all’interno dell’area di sezione trasversale del fascio, pertanto senza seguire uno schema predeterminato di torsione dei fili. Questo tipo di configurazione aiuta a ridurre le perdite di corrente parassita e aumenta la flessibilità del filo poiché i fili singoli possono spostarsi liberamente all’interno del fascio.
- Cavi Litz concentrici: è una configurazione di fili singoli posizionati in uno o più strati concentrici attorno al conduttore centrale del filo Litz. Durante l’operazione di torsione, ogni filo singolo si sposta naturalmente nella sua posizione predefinita, ottenendo dimensioni e proprietà di lavoro coerenti. In questo modo, la costruzione concentrica permette di ottenere una distribuzione uniforme delle proprietà elettriche e meccaniche del filo Litz.
- Cavi Litz a multi-stadio: è una configurazione in cui i fili singoli vengono attorcigliati in diversi passaggi in modo da formare diversi gruppi di fili attorcigliati che vengono poi accoppiati tra loro in ulteriori passaggi di torsione per avere una maggiore flessibilità e mantenendo al contempo elevate prestazioni in alta frequenza.
4. Come scegliere i fili Litz
Per scegliere il cavo Litz più adatto bisogna considerare alcuni fattori tra cui la frequenza di funzionamento, la potenza richiesta, la lunghezza del cavo, la presenza di interferenze elettromagnetiche e l’ambiente di utilizzo. Inoltre, occorre valutare attentamente la sezione dei singoli fili conduttori, il tipo di isolante e il numero di fili intrecciati, al fine di garantire prestazioni ottimali del cavo.
Premesso che non esiste una formula univoca per la scelta del cavo Litz migliore per una determinata applicazione, si devono quindi conoscere sia le proprietà elettromagnetiche dei materiali sia i principi di elettromagnetismo per effettuare la scelta migliore. A tal fine De Angeli Prodotti mette a disposizione del cliente un team di ingegneri altamente qualificati per assistere la progettazione del sistema e scegliere il tipo di cavo migliore per ogni esigenza.
5. I fili Litz di De Angeli Prodotti
De Angeli Prodotti investe in tecnologie innovative per produrre fili e cavi Litz di alta qualità e massima efficienza. Un impegno testimoniato anche dalla apertura del nuovissimo reparto che dal 2019 realizza Litz tra i più innovativi sul mercato, testimoniato dalla numerosa richiesta da parte dei nostri clienti. A tal proposito, l’azienda ha deciso di investire sull’acquisto di tre nuovi macchinari altamente performanti per la produzione di cavi Litz, che permetterà di raggiungere una capacità di produzione di 40 tonnellate al mese entro la metà dell’anno corrente. Con i nuovi macchinari, saremo in grado di soddisfare una domanda sempre crescente e di offrire soluzioni sempre più personalizzate per le diverse esigenze del mercato con tecnologie all’avanguardia nel settore dei cavi Litz.
