李茲線線圈漫談
本帖最后由 mak1939 于 2024-2-28 15:30 编辑李茲線線圈漫談
這是 ChatGPT 關於李茲線和集膚效應的通俗解釋：
“ 李茲線（Litz Wire）是一種由多股相互絕緣的細導線絞合成的導線，常見於高頻電子元件和交流電路中。它的特點是每條細導線都被絕緣，這樣能減少導線內部的電流循環，從而減少導線的自感。
集膚效應（Skin Effect 也稱為趨膚效應）是指在高頻交流電流通過導體時，電流主要集中在導體的表面（通常是靠近導體表面的部分），而不是均勻地分佈在整個導體截面上。這是由於高頻電流在導體內部產生的磁場作用，使得電流更容易流動在導體的表面，而不是導體的內部。
綜合起來，李茲線的特點和集膚效應有一定的關聯性。李茲線的結構使得導體表面積更大，從而能夠更有效地處理集膚效應所引起的電流集中問題，這對於高頻電子元件和交流電路中的應用非常重要。”
李茲線的集膚效應很複雜，與通過導線的交流電流頻率有關，因此不同的頻率要選擇適當股線組成的李茲線。經過理論計算和實際測試，李茲線的製造廠會建議如何為實際應用選擇合適的李茲線。例如美國 New England 公司的資料是：
建議的工作頻率 建議李茲線所用的股線線規
60 Hz to 1KHz AWG 28 (0.32 mm)
1 KHz to 10 KHz AWG 30 (0.25 mm)
10 KHz to 20 KHz AWG 33 (0.18 mm)
20 KHz to 50 KHz AWG 36 (0.13 mm)
50 KHz to 100 KHz AWG 38 (0.10 mm)
100 KHz to 200 KHz AWG 40 (0.08 mm)
200 KHz to 350 KHz AWG 42 (0.06 mm)
350 KHz to 850 KHz AWG 44 (0.05 mm)
850 KHz to 1.4 MHz AWG 46 (0.04 mm)
1.4 MHz to 2.8 MHz AWG 48 (0.03 mm)
由此可見對於無線電愛好者而言，製作長波和中波頻率的線圈，選擇股線直徑是 0.08 mm 至 0.03 mm 的李茲線最合適。對於頻率高於 2.8 MHz 的線圈，用直徑更小的股線效果可能更好，但是這樣的李茲線價格貴昂而且不容易找到。據我所知，只有少數廠商能夠和願意生產股線比 AWG 48 更細小（AWG 50 - 0.02 mm）的李茲線。
請參考下面這個網頁的資料，它裡面有一個曲線圖對比了一些不同規格李茲線線圈的 Q 值。請用翻譯軟件把德文翻譯成中文閱讀：
https://www.roehrentechnik.de/html/hf-litzen.html
這個網頁提到：股線直徑為 0.02 mm 的李茲線可以纏繞具有優異 Q 值的高頻線圈。即使李茲線的總橫截面積相同，相對於用較大直徑股線組成的李茲線，小直徑股線組成的李茲線具有更大的表面積。 這意味著即使整體橫截面較小，也可以實現更高的 Q 值，因為同時有效的渦流損耗更少了。 股線直徑為 0.02 mm 的漆包線，它的橫截面只有大約一條頭髮的 1/12，因此用它製造李茲線的過程非常複雜，需要高超的技術。即使是最小的力道也足以損壞甚至撕裂電線。
常見的開關電源和無線充電設備，它們的高頻變壓器設計採用不同的頻率，可能用到股線 AWG 46 至 AWG 28 的李茲線。
李茲線有八種類型，甚至更多。常用於製作無線電線圈的是圓柱形截面的 Type-1 和 Type-2 （第一類和第二類）。其他類型的各有不同用途，這裡就不討論了。
Type-1 是全部股線簡單地絞合成一條導線。通常少於 60 條股線的只用 Type-1 結構。如果不考慮獲得最佳效果，為了降低成本和簡化製造流程，也有製造廠生產幾百條股線的 Type-1 李茲線。因此我們選擇優質李茲線的時候，必須考慮它們採用什麼結構。
Type-2 是為了以相同數量的股線得到最高的 Q 值，採用多層次絞合的方式。通常多過 60 條股線的可能會採用 Type-2 的結構。每組絞合股線的數目和絞合的距離都經過精心研究以達到最佳效果。例如 New England 公司的 66/46 (0.04mm) 李茲線，它的結構是 3/22/46； 660/46 李茲線的結構是 5X3/44/46；1050/46 李茲線的結構是 5X5/42/46；1725/46 李茲線的結構是 5X5X3/23/46。
我最初學習應用李茲線的時候，買了中國某電纜廠一種 660/ 0.04mm 李茲線，與從 Dave 先生那裡購買的美國 Kerrigan-Lewis 公司的 660/46 李茲線對比，製作同樣尺寸和線圈架的線圈，中波範圍的 Q 值竟然在多數頻率低了 300Q 以上，在高頻範圍表現更差。解開兩種李茲線分析才發現中國的那種產品因為結構簡單效果不佳。我要求杭州電線電纜廠按照 New England 公司的結構 5X3/44/46 製造，但是它的銷售代表建議我試用另一種現成的西子牌 660/0.04mm 李茲線，結構是 (0.04*26*3 + 0.04*27*2)*5。測試結果比 Kerrigan-Lewis 公司的更好：
測試頻率 K-L Xizi
605 KHz 1271Q 1284Q
805 KHz 1388Q 1472Q
1305 KHz 1204Q 1355Q
1705 KHz 988Q 1181Q
由此可見，李茲線的結構非常重要。還有一個有趣的故事：一家工廠的工程師告訴我，她只能採用杭州電線電纜廠生產的李茲線，因為經過實際試驗，在試製他們設計的變壓器的時候，其他牌子的 660/46李茲線，即使是 New England 公司的產品，在線圈轉角的位置，絕緣的尼龍絲絕緣層都裂開導致線間絕緣不良。這是很特殊的情況，我認為並不是其他廠家的產品質量不好，只是不適用於她的公司設計的變壓器。
我們製作礦石收音機的李茲線線圈，無論採用圓筒式、花籃式、蛛網式，單憑聽覺收聽效果都不至於有明顯的區別。如果為了追求極高的 Q 值，有些條件就需要實驗證明了。例如李茲線的股線不是越多越好，一條 1320/46就不如兩條 660/46 密繞並聯，線圈密繞不如間繞，線圈直徑與長度的比例要講究等等 …。這些情況可能與各種分布電容的影響有關。
理論上空心圓形線圈用線最短 Q 值高，但是似乎無法用柔軟的李茲線做成。實驗證明了用 R40C1 磁環和股線數較少（例如 270/0.04mm）的李茲線線圈，可以比美 660/0.04mm 的大圓筒線圈，用線少而且體積小，成本又比較低。
Q 值最高的李茲線線圈，目前的冠軍是本壇 hhyy99 的 R40C1 磁環磁棒線圈，Q 值接近 2000Q。请認真研究他的帖子。期待有高手打破這個記錄：
高品质磁环磁棒线圈
http://www.crystalradio.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=829216&highlight=
不知道有没有用利兹线绕制胆输出变压器的，之前装过一个简陋胆机听收音机，直接用闲置的电源变压器当输出牛，其中一只近200VA的进口方牛初级用的细线并绕，其高频明显较另几个电源变压器要好许多:lol 非常好的资料和经验总结！ 向老前辈学习，何老前辈致敬！
. 吃猫的鱼 发表于 2024-2-28 15:30
不知道有没有用利兹线绕制胆输出变压器的，之前装过一个简陋胆机听收音机，直接用闲置的电源变压器当输出牛 ...
這是一個有趣的問題。
人類的聽覺上限大約是 20 KHz。對 AWG 33 (0.18mm) 導線建議的工作頻率 是 10 KHz to 20 KHz。以功率放大電子管 KT88 為例，它的屏極電流約240 mA。一條 AWG 33 (0.18mm) 的導線允許通過直流電 430 mA, 功率傳輸最大電流是 72 mA。如果音頻變壓器初級線圈的漆包線是 AWG 33 (0.18mm) 已經足夠，我認為用李茲線沒有什麼好處，但不知道是否正確。
李兹线要向纳米发展吗:lol;P 吃猫的鱼 发表于 2024-2-28 15:30
不知道有没有用利兹线绕制胆输出变压器的，之前装过一个简陋胆机听收音机，直接用闲置的电源变压器当输出牛 ...
音频频率就没有必要用利兹线了吧。 ECH81 发表于 2024-2-29 08:58
這是一個有趣的問題。
人類的聽覺上限大約是 20 KHz。對 AWG 33 (0.18mm) 導線建議的工作頻率 是 10 K ...
我是见楼主的表单里有音频频域的规格才忽想起这档子事来，实情应该如坛友分析，趋肤效应和邻近效应的音频带内的体现并不明显，看了一下在20kHz趋肤深度有近半毫米，远超线径。倒是楼主实测的绕制结构工艺有相应影响，而我的那个变压器高频好可能是其绕制工艺高频耦合相对好些，其功率又大，则圈数也少，高频容易通过，大功率开关电源变压器取多线并绕则是太粗的线难于绕线，用多股易绕且其频率更高过许多所以有利。 感谢楼主把这么好的资料和经验总结并分享给大家！ 吃猫的鱼 发表于 2024-2-29 14:38
我是见楼主的表单里有音频频域的规格才忽想起这档子事来，实情应该如坛友分析，趋肤效应和邻近效应的音频 ...
開關電源的變壓器使用多股綫繞製，并非為了工藝上的難易，同樣是因爲趨膚效應的關係。因爲開關頻率雖然不高，但是邊沿卻相當陡，這使得波形包含了豐富的高次諧波，這些諧波在導綫中的趨膚效應比基波要明顯得多，若這些諧波不能完整地傳遞到次級，那麽變壓器的變換效率必定受到顯著影響。
受教了，谢谢科普。 上个世纪七十年代我们装矿石收音机机，晶体管再生来复式收音机没有合适的线，就用舌黄喇叭线圈里面0.08的漆包线七根绞合后绕制天线线圈……
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