Lösungsansatz für die Ursache des Skin-Effekts

Diskutiere Lösungsansatz für die Ursache des Skin-Effekts im Hausaufgaben Forum im Bereich DIVERSES; Hallo, ich möchte mich erst mal vorstellen: Ich bin Piet und bin Azubi im 2ten Lj als "Elektroniker für Gebäude und Energietechnik" in einer...

  1. #1 Azubi Piet, 26.10.2017
    Azubi Piet

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    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:
    Ich habe den Satz mehrfach gelesen und nicht verstanden. Warum sollte ein gut leitfähiges Material den Stromfluß dämpfen? Weiter heißt es:
    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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  3. bigdie

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    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.
     
  4. Sparky

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    Skin Effekt gibt es nichtnur in der Hochfrequenztechnik.

    Vielleicht hilft diese Arbeit dem Fragesteller weiter:
    http://www.ief.uni-rostock.de/fileadmin ... effekt.pdf
     
  5. bigdie

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    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.
     
  6. Sparky

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    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.
     
  7. bigdie

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    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.
     
  8. Sparky

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    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.
     
  9. bigdie

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    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.
     
  10. Sparky

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

    Setzen 6!
     
  11. bigdie

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    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.
     
  12. Sparky

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    Ist unmöglich wenn man, wie in deinem Fall, keine hat.

    Ich wünsche dir gute Besserung
     
  13. #12 Azubi Piet, 27.10.2017
    Azubi Piet

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    Also, diese Diskussion hilft mir leider nicht weiter.
    Wir sollen in einem Referat den Skin-Effekt erklären. Warum die Höchstspannungsleitung nun zwei oder vier Drähte hat ist jetzt zweitrangig. Es wurden ja verschiedene Annahmen gemacht, warum es so ist und eine davon war der Skin-Effekt, den wir jetzt in unserer Arbeitsgruppe erklären dürfen.

    Wir haben ja schon etwas Literatur zu dem Thema gelesen und man denkt einfach, das Thema wäre schon ausgeforscht und eindeutig beschrieben. Man bekommt aber z.T widersprüchliche Aussagen was den Skineffekt verursacht.
    Es gibt Erklärungen, bei denen die Welle auf dem Leiter liegt und nur einen bestimmte Tiefe in den Leiter eindringt. Warum, wieso, weshalb - keine Ahnung, das wird nicht erklärt oder so, dass man es verstehen würde. Auch den Beitrag der Uni Rostock kannte ich schon. Also bis zur Seite 15 kann ich folgen, dann nicht mehr

    Selbst bei 50Hz soll die Eindrintiefe keine 10cm sein, also in der Tiefe der Stromfluss abnehmen. Verdrillte Leitungen sollen nur den Skineffekt unterbinden können, wenn diese untereinander isoliert sind. Ist ja auch klar, wenn die sich überall berühren, ist das ja wie ein Matallklotz, mit etwas Luft drin. Logisch.

    mfG
     
  14. Sparky

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    Moin Azubi,
    bei Arbeiten für eine Ausbildungsstätte, speziell bei solch einem komplexen Thema, wird immer erwartet, dass die Interpretation eines Ergebnisses sich stark an den vorher vermittelten Unterrichtsstoff anlehnt.

    Mit anderen Worten, die Ausbilder erwarten Antworten die sich auf den Unterrichtsstoff beziehen.

    Da wir bei diesem Unterricht nicht anwesend waren, können wir auch so gut wie garnicht auf diese spezielle Thematik Bezug nehmen.

    Ich möchte dir nicht zu nahe treten, aber muss dir sagen, dass du bei diesem Thema "geschlafen" hast und denkst, wir könnten jetzt deine Hausaufgaben machen.

    Ich wünsche dir viel Erfolg bei der Klärung dieser Angelegenheit.
     
  15. #14 Azubi Piet, 28.10.2017
    Azubi Piet

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    Heute Nacht kam mir noch ein Gedanke bei Gleichspannung.

    Dort soll ja der Leiter gleichmäßig vom Strom durchflossen werden, da bei 0Hz die Skintiefe undendlich ist. Aber trotzdem wird ja nach dem kirchhofischen Gesetz ein Magnetfeld gebildet, kann man ja auch experimentell nachweisen, indem man einen Draht um einen Nagel wickelt, magnetisches Material wird angezogen.

    Nun habe ich in meinem Wagen so ein Wechselrichter für 230V mit 500W eingebaut. Die Zuleitungen zum Wechselrichter sind naturgemäß etwas dicker und mit 60A abgesichert. Nun hat der Wechselrichter intern eine Arbeitsfrequenz von 24kHz um die 230V 50Hz nachzubilden.
    Dh. doch die Stromentnahme von der Batterie wird doch der Arbeitsfrequenz entsprechen, also habe ich zwar eine Gleichstromquelle, aber einen Wechselstrom in der Leitung? Auf jeden Fall einen Wechselstromanteil! Laut Online-Rechner wäre die Skin-Tiefe mal gerade 13,5my. Nicht gerade viel. Oder mache ich da einen Gedankenfehler?

    mfG
    Piet
     
  16. #15 Azubi Piet, 28.10.2017
    Azubi Piet

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    Geschlafen habe ich nicht, das haben wir auch nicht im ersten Lehrjahr gehabt, da haben wir einfachere Sachen, wie Schaltungen und Strom-/Widerstandsberechnungen gehabt. Zu dem Thema sind wir über die Höchsspannungsleitungen gekommen, wo welche zwei oder vier parallele Leitungen haben. Und zu den möglichen Ideen wurden Arbeitsgruppen gebildet, die ein entsprechendes Thema ausarbeiten und vortragen dürfen.

    Du sollt auch nicht meine Hausaufgaben machen, aber weiß du es überhaupt? Was wurde euch denn in der Ausbildung erklärt, als ihr das Thema behandelt habt?

    mfG
    Piet
     
  17. patois

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    Nur konservative "Ausbilder", die sich dieser uralten und schlecht tauglichen Methode bedienen, erwarten derartige Antworten.

    Da sich diese älteren Ausbilder ihrer eigenen Weiterbildung verweigern, sind die Ausbildungsergebnisse in der B-Republik DE so hinter dem Weltniveau herhinkend.

    Politiker (Kultusminister) in DE hatten in Sachen Lehrmethode-Vorschriften und Lehrplangestaltung noch nie eine "glückliche" Hand, woher auch, denn sie haben meistens keine Ahnung von der Materie.

    Also warum weigern sich einige in diesem Forum dem Fragesteller zu helfen?

    Sätze wie
    sehe ich als "nicht hilfreiche Polemik" an ... :evil:

    .
     
  18. Sparky

    Sparky

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    Nein, auf keinen Fall, Denkfehler!

    Der Batterie wird Gleichstrom entnommen, geht auch garnicht anders.

    Zur Arbeitsweise deines Wandlers, nur ganz grob erklärt:
    Der Arbeitstransistor des Wandlers arbeitet an einer Induktivität (Transformer) mit seinen 24kHz.


    Vor der Induktivität wird er gespeist mit DC, hinter der Induktivität hast du die Amplitude des 24kHz-Signals.

    Ich hatte dir ja geschrieben, dass der Fragesteller eine bestimmtes Ergebnis erwartet, das ich nicht liefern kann.

    Für meine Belange reicht die Arbeit der Uni Rostock völlig aus und behandelt das Thema vollumfänglich.

    Wenn es dir nicht gelingt, die für dich relevanten Aussagen daraus zu extrahieren, dann kann ich es dir auch nicht erklären.

    Aber es gibt hier im Forum ja einen Schreihals, der dir ganz sicher gleich vollumfänglich das Ergebnis liefert. Der arbeitet sicher schon dran.

    Denn, Zitat: "Also warum weigern sich einige in diesem Forum dem Fragesteller zu helfen?"

    deutet darauf hin, dass er gleich loslegen wird.
     
  19. patois

    patois

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    :lol:

    Aber HALLO Sparky, sind dir wieder einmal die Argumente ausgegangen, dass du zu Beschimpfung greifen musst?

    Bist du vor dem Spiegel gestanden, als dir das Wort "Schreihals" eingefallen ist? :roll:

    Man kann nur hoffen, das DU nicht in der Ausbildung tätig bist ...
    .
     
  20. bigdie

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    Einen großen. Im WR sind Elektrolytkondensatoren, sozusagen als Zwischenspeicher. Diese liefern den Impulsförmigen Strom sehr schnell und um die Impulse auf der Zuleitung weiter zu begrenzen, sind da auch noch Induktivitäten in der Zuleitung. Dadurch ist auf der Zuleitung der Gleichstrom ziemlich sauber.
     
  21. #20 Moorkate, 28.10.2017
    Moorkate

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    Ich denke mal Sparky weiß es auch nicht und tut so als ob. Das Thema wurde garantiert nicht in seiner Ausbildung zur EFK behandelt.
    Ich kann mir auch nicht vorstellen, dass dies heutzutage zum normalen Ausbildungsinhalt einer EFK gehört. Das euch euer Lehrer euch soetwas zutraut, spricht eher für euer Ausbildungsniveau, normalerweise kämpfen sich die Azubies im Zweiten noch an der Wechselschaltung ab.

    Ich habe damals eine richtige Elelektronikerausbildung in der Industrie gemacht und wir haben selbst da das Thema nie behandelt, das kam erst später im Studium.

    mfG
     
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