Skin-Effekt im Niederfrequenzbereich

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MatzeRockt

@Rainer bzgl Forum

Beitrag von MatzeRockt » Mi 25. Jul 2001, 14:54

Hallo Rainer,
also nee. Ich hab mir das Forum mal angetan, von dem du sprachest. Nach einer Stunde lesen war mir das Niveau und die Neigungen der Forums"teilnehmer" klar. Ich hab Dich immer, entschuldige jetzt mal den Begriff, als gestandenen älteren Herren angesehen der was im Leben erreicht hat und weiss was er weiss. Wie Du Dich dort aber aus der Reserve locken lässt hat mich schon ein wenig erschreckt. Lass doch die Holzköppe sich die Hörner einrammeln aber mach da bitte nicht mit. Das ist ja abartig. Das Forum scheint allemal dazu da zu sein, Frust abzulassen. Stell Dich doch mit denen nicht auf eine Stufe. Es ist in dem Fall schon Schade sein Wissen an diejenigen nicht weiterzugeben zu können, die es auch ernsthaft interessiert, aber wenn ich ständig nur Knüppel zwischen die Beine geworfen bekomme, würde ich es ganz lassen.
MfG
Matze

@Rainer bzgl Forum

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julius

"!§$"§ Parsimony - nachtrag und @admin

Beitrag von julius » Di 24. Jul 2001, 17:52

Überheblicher Arsch!
Sledge - 23.07.01 - antworten
Mußte mal gesagt werden!
Ohne Grüße
das sollte statt der > da stehen.
das forum könnte ruhig mal umziehen, dann hätte man vielleicht mal ein etwas besseres board mit dem gleichen inhalten. weil das board hier.. naja... geschmackssache. es fehlt aber irgendwie der "edit post" button.
Nochmals fG, Julius.
Heiko

Du machst es Dir zu einfach

Beitrag von Heiko » Mi 25. Jul 2001, 16:05

Hallo Claus,
Du hast zwar die Bedeutung des Skin-Effektes verstanden , aber Du interpretierst die Eindringtiefe nicht richtig.Sie ist definiert als die Größe,bei der die Amplitude auf e^(-1) abgefallen ist.Wie schon geschrieben fällt die Amplitude ,wie so oft in der Physik,exponentiell .Es gilt:a(z,f)=exp[-z/d(f)].Man darf also nicht nur den Kreisring, den man durch d erhält betrachten ,sonder man muß über den gesammten Querschnitt integrieren !
Normalerweise kommt man auf die Querschnittsfläche , wenn man über sie integriert ,also F(r)=2pi int[0,r]r dr =pi*r^2,
da die Amplitude mit r abfällt muss r erst mit a(z) gewichtet werden bevor man integriert.Dann erhält man die effektive Fläche .
Feff(r)=2*pi*int[0,r]a(z,f)r dx.
Hier sehe ich keinen Fehler.
Es stimmt natürlich,dass man keinen massiven Stab hat, sondern viele kleine Litzen , aber man kann diese Litzen auch nicht einzeln betrachten,da sie Kontakt miteinander haben.Es ist nur ein grobes Modell,könnte aber ausreichend genau sein .Wenn dass Ergebnis nur 10% vom wahren Wert ( Litzenkabel )abweicht , wäre mein Ergebnis immernoch erschreckend.Wie hoch die Abweichung wirklich ist wir mir sowieso niemand sagen können,also bleibe ich bei dem Modell.
Gruß,
Heiko
Hallo ,ich habe mal so aus Spaß, die Wirkung des Skin-Effektes berechnet.Das Ergebnis hat mich doch sehr überrascht.
Es ist natürlich möglich , daß ich mich verrechnet habe , aber seht selbt:
d=Wurzel(0.028/(2*pi*f))*1000 mm
bei einer Frequenz von f=5000Hz erhalte ich eine Eindringtiefe von d= 0.944 mm ;
Die Abnahme der Amplitude ist:a(f,x)=exp[-x/d(f)];
Das Kabel hat einen Querschnitt von 2.5mm^2;
Der Radius ist dann 0.89 mm;
Die effektive Fläche ist:int(0,r){a(f,x)*x*2*pi}dx;
Diese Fläche ist 1.37 mm^2
Also ist das Verhältnis:1.37/2.5 =0.55
Da der Widerstand ~ 1/Fläche ist, ist der Widerstand bei 5000 Hz doppelt so groß wie der Gleichstromwiderstand.
Ist doch seltsam , oder ?
Gruß,
Heiko
P.S.: Ist das das richtige Forum Rainer ?
O.K., das kommt fuer Kupfer in etwa hin
Bahnhof ??
sehe ich auch so !
was soll das ??
ALSO, du hast einen Radius von 0,89mm und eine Eindringtiefe von 0,94mm
---> dein effektiver Querschnitt bleibt 2,5mm^2 !
Thema erledigt.
warum ?
Skineffekt bewirkt, einfach erklaert, eine Stromverdrängung aus dem Mittelpunkt an den Rand des Leiters. Die Eindringtiefe beschreibt den Teil des Leiters der noch zum Leiten uebrig bleibt. Das ist bei einem runden Leiter (und nur dafuer gilt dein Naeherungsformel) letztlich ein Rohr mit dem Aussendurchmesser des Leiters und der Eindringtiefe als Wandstaerke.
Beispiel:
Leiterradius 5mm, Eindringtiefe 1mm
der Leiterquerschnitt ist pi*r^2=78,5mm
Der effektive Leiterquerschnitt ist
pi*r^2 - pi*(ri-d)^2 = 28,3mm
(Querschnittsflaeche des Rohres mit 5mm Aussenradius und r-d, also 4mm Innenradius)
Hier haettest du wirklich ein Skinneffekt Problem
In deinem Fall war die Eindringtiefe groesser als der Radius, folglich gibt es keine Stromverdraengung.
Anders jedoch bei 20kHz, da kommmst du bei Kupfer auf eine Eindringtiefe von ca. 0,5mm, folglich bleiben von deinen 2,5mm^2 nur noch effektive
pi*0,89 - pi*(o,89-0,5)^2 = 2mm^2 uebrig.
Allerdings musst du bedenken, was auch schon ein Kollege angemerkt hatte,
das LS Kabel fuer gewoehnlich KEIN Draht sind, sondern Litze, die bekanntlich aus vielen duennen Draehten bestehen.
Hier musst du die Rechnung fuer jeden Draht einzeln machen.
So, und nun ueberleg bitte mal.
Die max. Audiofrequenz ist ca. 20khz, mit einer Eindringtiefe von ca. 0,5mm !
D.h. solange die Einzeldraehte deiner Kabel (Litze) einen Durchmesser von 1mm nicht ueberschreiten hast du KEINEN Skineffekt !
Hast du schonmal ein Audiokabel gesehen, wo die Einzeldraehte mehr als 1mm hatten ??
DAHER :
SKINNEFFEKT KOMMT BEI AUDIO NICHT VOR !!!
gruss
claus
ThomasT

Emotionen?

Beitrag von ThomasT » Mi 25. Jul 2001, 23:31

Näherungsformel hin oder her. Aber Heiko hat eine Frage relativ normal gestellt. Wenn in Spinnerforum auch die Emotionen hoch kochen, sollte dies hier nicht passieren. Klar kann man nicht alles hier abhandeln. Aber erstgemeinte Fragen sollten doch emotionslos beantwortet werden und nicht einfach abgewürgt werden nur wei man vom HIFI-Forum genervt ist.
Ob die Frage rein akademisch oder praxisrelevant ist ist dann eine andere Frage.
ThomasT

Hallo? Das war nicht von mir!

Beitrag von ThomasT » Mi 25. Jul 2001, 23:20

Heiko hat dieselbe Frage in der deutschen Physik Newsgroup gestellt.
Ich habe ds einfach nur mal hierher gepostet. Ohne Wertung. Einfach nur zur Information. Quasi als Service. Ohne jegliche Absicht!
ThomasT

hast du mein Posting etwa ernstgenommen?

Beitrag von ThomasT » Di 24. Jul 2001, 23:27

selbst schuld....
jonny

in schaltnetzteilen wird auch nicht mit NF gearbeitet (n/T)

Beitrag von jonny » Do 26. Jul 2001, 10:57

Näherungsformel hin oder her. Aber Heiko hat eine Frage relativ normal gestellt. Wenn in Spinnerforum auch die Emotionen hoch kochen, sollte dies hier nicht passieren. Klar kann man nicht alles hier abhandeln. Aber erstgemeinte Fragen sollten doch emotionslos beantwortet werden und nicht einfach abgewürgt werden nur wei man vom HIFI-Forum genervt ist.
Ob die Frage rein akademisch oder praxisrelevant ist ist dann eine andere Frage.
Es ist aber einfach so dass zB im Schaltnetzteilbau hochwertige Trafos mit Speziallitze gewickelt werden. Diese Litzen bestehen je nach gewünschten Querschnitt aus etlichen dünnen CuLa-Drähten. Das hat seinen Grund nicht in der besseren Wickelbarkeit!
Bei nicht isolierten Litzen gilt für den Skin-Effekt (näherungsweise) der Geamtquerschnitt, bei voneinander isolierten Drähten der Einzelquerschnitt.
H.H.Kolm
julius

nein, aber..

Beitrag von julius » Mi 25. Jul 2001, 00:01

.. ich hatte mir schon diesen schönen satz mit dem kontostand ausgedacht. der musste noch mit ins forum :)
n8, julius.
Rainer

Re: @Heiko

Beitrag von Rainer » Do 26. Jul 2001, 08:48

Hallo Heiko,
nein, wir wollen auch keinen Streit. Nur, Dein Rechenfehler bestand ja darin , daß Du übersehen hast, daß die berechnete Eindringtiefe größer ist als der Drahtdruchmesser und das führte dann zu einem Ergbenis was physikalisch keinen Sinn ergibt. Siehe mein Posting an ThomasT.
Ansonsten wirst Du mit solchen Fragen im Audiomarkt nicht weiterkommen, denn die einzigen kompetenten Personen dort sind BN und andi, sowie Uwe M und Malte.
Ich habe übrigens gestern abend eine mail an den Webmaster des Audiomakt-Forums geschrieben wo ich ihm erläutert habe wie er das Forum "sauber" bekommen kann.
Denn so wie jetzt macht er sich selbst kaputt.
Recht kompetente Antworten hast Du ja auch im Amateurfunkforum erhalten.
Grüße
Rainer
H.H.Kolm

Re: Emotionen?

Beitrag von H.H.Kolm » Do 26. Jul 2001, 04:50

Näherungsformel hin oder her. Aber Heiko hat eine Frage relativ normal gestellt. Wenn in Spinnerforum auch die Emotionen hoch kochen, sollte dies hier nicht passieren. Klar kann man nicht alles hier abhandeln. Aber erstgemeinte Fragen sollten doch emotionslos beantwortet werden und nicht einfach abgewürgt werden nur wei man vom HIFI-Forum genervt ist.
Ob die Frage rein akademisch oder praxisrelevant ist ist dann eine andere Frage.
Es ist aber einfach so dass zB im Schaltnetzteilbau hochwertige Trafos mit Speziallitze gewickelt werden. Diese Litzen bestehen je nach gewünschten Querschnitt aus etlichen dünnen CuLa-Drähten. Das hat seinen Grund nicht in der besseren Wickelbarkeit!
Bei nicht isolierten Litzen gilt für den Skin-Effekt (näherungsweise) der Geamtquerschnitt, bei voneinander isolierten Drähten der Einzelquerschnitt.
H.H.Kolm
Rainer

Re: Emotionen?

Beitrag von Rainer » Do 26. Jul 2001, 08:24

Hallo Thomas,
Bitte nicht falsch verstehen: Ich will keineswegs Emotionen hoch kochen lassen - um Gottes Willen! - und auch nicht ernst gemeinte Fragen abwürgen, denn das wäre hier kontraproduktiv. Das haben wir hier nicht nötig. Aus diesem Spinnerforum ziehe ich mich sowieso jetzt raus, denn diese Leute sind einfach zu stur, um Ratschläge von Technikern zu akzeptieren und es wäre Perlen vor die Säue geworfen wenn man sein Fachwissen anbringen will und man bekommt nur Prügel dafür und das ist es was mich dort so zur Weißglut bringt...
Mir ging es hier vielmehr darum, daß die mathematische Lösung von Heiko einem Irrtum unterlag, der ihm auch genannt wurde. Denn: seine berechnete Eindringtiefe ist größer als der Drahtdurchmesser und dadurch kommt er zu keinem physikalisch sinnvollen Ergebnis.
Generell zu der Frage von Heiko: Ich schätze ihn als einen sehr wißbegierigen Menschen ein, der etwas lernen will. Das ist auch hoch zu achten. Es ist nur die Frage, ob solche rein theoretischen Dinge , die viel mehr akademisches Interesse haben hier in diesem Forum angebracht sind und daher von allgemeinem Interesse sind. Da habe ich gewisse Zweifel, denn hier geht es meiner Einschätzung nach viel mehr um den praktischen Erfahrungsaustausch.
Deshalb fände ich es nicht schlecht wenn - wie kürzlich ja schon mal in einem Thread angedacht - das Forum in verschiedene Rubriken zu unterteilen. Dann könnte auch eine Rubrik eingerichtet werden, die solche rein akademischen Fragen behandelt und man könnte dann auch ausführlich über solche Fragen wie sie Heiko gestellt hat schreiben. Zugegeben: Ich selbst neige auch manchesmal dazu zu sehr ins theoretische zu gehen. Aber das bringt mein Beruf nun mal mit sich... bin ja außer meiner Studiotätigkeit noch als wissenschaftlicher Mitarbeiter an einer Hochschule tätig... :-)

Grüße
Rainer
Rainer

Re: Forum

Beitrag von Rainer » Mi 25. Jul 2001, 15:56

Hallo Matze,
Es ist wirklich ein Trauerspiel mit diesem gen. Forum. Ich habe da auch keine Lust mehr was zu schreiben, denn sachliche Posts kann man einfach nicht mehr schreiben ohne angemacht zu werden. Da gehen mir manchesmal die Pferde durch.... Die Leute da umstimmen ist ein Kampf gegen Windmühlen und die paar Hänschen die wirklich ernst zu nehmen sind, die sollen mich per mail kontaktieren. Das schlimme ist nicht einmal die Unwissenheit der Teilnehmer, sondern die permanente Ignoranz, physikalische Dinge zu akzeptieren. Offenbar will man dort gar keine Techniker haben, damit man seine Träume nicht zerstört bekommt.

Grüße
Rainer
Rainer

Re: Heiko laß es doch dabei bewenden

Beitrag von Rainer » Mi 25. Jul 2001, 17:59

Hallo Heiko,
laß es doch mal gut sein. Warum denn als wieder diesen Streit um des Kaisers Bart?. Nimm doch einfach die Näherungsformel die ich Dir angegeben habe, das reicht vollkommen für die Praxis aus.
Es wird auch niemand auf die Idee kommen, für Lautsprecherleitungen 2,5² Massivkupferdraht zu verwenden, allein schon wegen der Bruchgefahr nicht.
Ich sagte Dir ja schon, daß die genaue Berechnung bei kreiszylindrischen Massivdrähten auf Besselfunktionen führt und dann wird es mathematisch ungemütlich. Besselfunktionen treten bei fast allen kreisförmigen Gebilden auf. Z.B. auch bei Rundhohlleiter in der Mikrowellentechnik.
Grüße
Rainer
Heiko

Re: Heiko laß es doch dabei bewenden

Beitrag von Heiko » Mi 25. Jul 2001, 23:12

Hallo Rainer,
ich möchte doch keinen Streit, aber auf diesen Beitrag hättest Du auch reagiert.
Ich werde hier demnächst keine theoretischen Fragen,die in diese Richtung gehen,stellen.
Fragen dieser Art kann ich immer noch im Audio-Markt Forum stellen ,denn das Forum ist schon verkommen , und mir fällt es nicht schwer dumme Antworten zu ignorieren.
Gruß,
Heiko
Hallo Heiko,
laß es doch mal gut sein. Warum denn als wieder diesen Streit um des Kaisers Bart?. Nimm doch einfach die Näherungsformel die ich Dir angegeben habe, das reicht vollkommen für die Praxis aus.
Es wird auch niemand auf die Idee kommen, für Lautsprecherleitungen 2,5² Massivkupferdraht zu verwenden, allein schon wegen der Bruchgefahr nicht.
Ich sagte Dir ja schon, daß die genaue Berechnung bei kreiszylindrischen Massivdrähten auf Besselfunktionen führt und dann wird es mathematisch ungemütlich. Besselfunktionen treten bei fast allen kreisförmigen Gebilden auf. Z.B. auch bei Rundhohlleiter in der Mikrowellentechnik.
Grüße
Rainer
Rainer

Re: o.k - hatte ich übersehen (o.T.)

Beitrag von Rainer » Do 26. Jul 2001, 09:55

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