Skin-Effekt im Niederfrequenzbereich

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claus

Viel Spass, aber wenig Physik ! Jetzt mal Physik !

Beitrag von claus » Mi 25. Jul 2001, 13:23

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

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