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Lösungsansatz für die Ursache des Skin-Effekts

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Azubi Piet
Newbie
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Anmeldungsdatum: 26.10.2017
Beiträge: 6

BeitragVerfasst am: 26.10.2017 22:08    Titel: Lösungsansatz für die Ursache des Skin-Effekts Antworten mit Zitat
Hallo, ich möchte mich erst mal vorstellen:
Ich bin Piet und bin Azubi im 2ten Lj als "Elektroniker für Gebäude und Energietechnik" in einer überbetrieblichen Ausbildungsstelle.

Zur Zeit behandeln wir im Fach Energietechnik die Energieübertragung von Hoch- und Höchstspannung, also die 110-380KV-Netze.
Dabei kam natürlich die Frage auf, warum die neuen Höchstspannungsleitungen alle statt einem dicken, vier dünnere Leitungen hat. Unser Dozent, der ein Faible für Arbeitsgruppen hat, hat dies uns als Hausaufgabe für das nächste Mal aufgegeben, wobei unsere Arbeitsgruppe den Skineffekt erklären darf.

Diskutiert wurden schon in der Klasse nachfolgende Lösungsansätze:

    1.: Da sich gleich geladene Teilchen (Elektronen) gegenseitig abstoßen und zwar um so mehr, je höher die Ladung ist, stoßen sich die Elektronen gegenseitig im Leiter ab und konzentrieren sich daher am Rand vom Leiter. Ist eigentlich am plausibsten.
    2.: Da ja auch hohe Ströme übertragen werden, kommt es zu einem stärkeren Magnetfeld um den Leiter, der wiederum im Leiter Wirbelströme induziert, die dem in dem Kern des Leiters fliesenden Strom entgegenwirkt, also wie ein höherer Widerstand dort wirkt.
    3.: Es ist ja bekannt, das höhere Frequenzen die Eigenschaft haben, den Leiter zu verlassen und in den Raum abstrahlen, sich daher auch von der Mitte mit steigender Frequenz an den Rand drängen. Nun ist 50Hz ja nicht soviel, dass dies einen messbaren Effekt geben sollte.


Habe natürlich gedacht kein Problem, in den Fachbüchern steht das ja, aber ich habe plausible Erklärungenansätze zu allen drei unseren Lösungsansätze gefunden und weiß nicht weiter.
Zu 1.) nur wenig Literatur, aber dafür sehr gut erklärt.
Am meisten zu 2.) zu den Stromverdrändungseffekt, der auch sehr gut erklärt wurde und ebenfalls plausibel klingt.
Und zu 3.) auch viel Literatur, mit den Hinweis das die Bezeichnung Stomverdrängungseffekt irtümlich und eine falsche Annahme ist.
Die Erklärung zum Skineffekt ist hier:
Zitat:
dass die in den Leiter eindringenden Wechselfelder aufgrund der hohen Leitfähigkeit des Materials schon vor dem Erreichen des Leiterinneren weitgehend gedämpft werden.
Ich habe den Satz mehrfach gelesen und nicht verstanden. Warum sollte ein gut leitfähiges Material den Stromfluß dämpfen? Weiter heißt es:
Zitat:
...eindringenden Wechselfelder werden abgeschwächt, da sie im Leiter Wirbelströme verursachen...
Also doch Lösungsansatz 2.)
In einem anderen Lexikon stand, dass darum Leitungen für die hochfrequende Signalübertragung deswegen außen ein Geflecht haben, damit das Signal durch den geringeren Widerstand weniger gedämpt wird. Aber wozu wäre denn der massive Draht in der Mitte gut? Letzendlich dient das Geflecht doch der Abschirmung des inneren Leiters von Außen. Oder

Ich hoffe, ihr könnt uns weiterhelfen.

Piet
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Hallo!

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bigdie
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Anmeldungsdatum: 23.11.2013
Beiträge: 6713

BeitragVerfasst am: 27.10.2017 05:43    Titel: Antworten mit Zitat
Ich denke mal der Skin Effekt ist nicht der Grund für die Aufteilung der Leiter.
1. ist der bei 50Hz eher unbedeutend.
2. Bestehen die Seile ja immer aus mehreren Litzen. und den Skin Effekt hat man ja in den einzelnen Litzen und nicht im Seil. Und da spielt es keine Rolle, ob ich 100 litzen zu einem Seil drehe oder zu 4 Seilen, es bleiben 100 Litzen.
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Sparky
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Anmeldungsdatum: 03.02.2013
Beiträge: 1075

BeitragVerfasst am: 27.10.2017 07:01    Titel: Antworten mit Zitat
bigdie hat folgendes geschrieben:
Ich denke mal der Skin Effekt ist nicht der Grund für die Aufteilung der Leiter.

Skin Effekt gibt es nichtnur in der Hochfrequenztechnik.

Vielleicht hilft diese Arbeit dem Fragesteller weiter:
http://www.ief.uni-rostock.de/fileadmin/iaet/content/Vorlesung_Skineffekt.pdf
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bigdie
Inventar
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Anmeldungsdatum: 23.11.2013
Beiträge: 6713

BeitragVerfasst am: 27.10.2017 07:34    Titel: Antworten mit Zitat
Sparky hat folgendes geschrieben:


Skin Effekt gibt es nichtnur in der Hochfrequenztechnik.


Hab ich auch nicht behauptet. Skin Effekt gibt es aber nur in Leitern.
Und da ist es egal, ob du 100 Aludrähte mit 1mm Durchmesser in ein Seil wickelst oder daraus 4 Seile mit je 25 Drähten machst. Der Skin Effekt pro Draht bleibt gleich.
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Sparky
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Anmeldungsdatum: 03.02.2013
Beiträge: 1075

BeitragVerfasst am: 27.10.2017 07:39    Titel: Antworten mit Zitat
bigdie hat folgendes geschrieben:
.... da ist es egal, ob du 100 Aludrähte mit 1mm Durchmesser in ein Seil wickelst oder daraus 4 Seile mit je 25 Drähten machst. Der Skin Effekt pro Draht bleibt gleich.


Eben nicht, du solltest die von mir verlinkte Arbeit genauer lesen, da ist es erklärt.

Bei einem Trafo ist es ja auch nicht egal ob man einen Metallblock als Kern nimmt, oder geschichtete Bleche.
Eben diese Wirbelströme die da auftauchen, verursachen den Skineffekt. Mit ein Grund für verzwirbelte Leiter.

Lies doch einfach die Arbeit bis zu Ende durch, ab Seite 47 wird es interessant.
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bigdie
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Anmeldungsdatum: 23.11.2013
Beiträge: 6713

BeitragVerfasst am: 27.10.2017 07:57    Titel: Antworten mit Zitat
Auch die Wirbelstöme hast du nur im Metall und das ist es egal, ob du 100 Bleche nebeneinander hast oder 4x25 Bleche in 4 Trafos.
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Sparky
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Anmeldungsdatum: 03.02.2013
Beiträge: 1075

BeitragVerfasst am: 27.10.2017 08:23    Titel: Antworten mit Zitat
Ich sehe, du willst einfach nur recht haben und verweigerst dich aller anderen Erkenntnisse.
Da kann man nichts machen, DU musst damit leben.

Ich denke, der Fragesteller wird seine Fragen in der Vorlesungsarbeit beantwortet bekommen.
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bigdie
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Anmeldungsdatum: 23.11.2013
Beiträge: 6713

BeitragVerfasst am: 27.10.2017 08:47    Titel: Antworten mit Zitat
Vieleicht solltest du diech erst mal kundig machen. 3 und 4 leiterbündel setzt man ein um die Randfeldstärke des elektrischen Feldes zu senken, die zu Verlusten durch Koronarentladung führt. Nebenbei wird auch die Wärmeabgabe verbessert.
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Sparky
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Anmeldungsdatum: 03.02.2013
Beiträge: 1075

BeitragVerfasst am: 27.10.2017 09:12    Titel: Antworten mit Zitat
bigdie hat folgendes geschrieben:
Vieleicht solltest du diech erst mal kundig machen.....

Bist du nochnichteinmal im Stande die ersten Seiten der Arbeit zu lesen?

Setzen 6!
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bigdie
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Anmeldungsdatum: 23.11.2013
Beiträge: 6713

BeitragVerfasst am: 27.10.2017 09:19    Titel: Antworten mit Zitat
Zitat:

Felder und Ströme konzentrieren sich mit wachsender
Frequenz am Materialrand.

Ich kann z.B. dieses lesen. und Materialrand ist der des einzelnen Drahtes und nicht des Bündels. Aber dazu muss man halt die grauen Zellen mal einschalten.
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