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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Drahtstärke vs. Skin-Tiefe


Autor: Bastler (Gast)
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Hallo zusammen,

ich hab mal eine Frage zur Eindringtiefe:

Ich möchte die gewählte Drahtstärke einer Speicherdrossel mit der sich 
theoretisch bei Betrieb ergebenden Eindringtiefe des Stromes in den 
Leiter vergleichen.
Jetzt hab ich mir mal die Skin-Tiefe ausgerechnet:

Wenn ich die nun mit meiner Drahtstärke vergleichen will, muß ich sie 
doch verdoppeln, da die Eindringtiefe immer vom Rand des Zylinderleiters 
definiert ist, oder?

Was meint Ihr dazu?

Autor: Jens G. (jensig)
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wie verdoppeln - was ist denn hier das Ausgangsproblem? Wieso willst Du 
die Drahtstärke genau verdoppeln.
Vom Rand des Leiters aus gilt natürlich die Eindringtiefe, was den 
effektiven Leiterquerschnitt für die HF entsprechend reduziert ...

Autor: Bastler (Gast)
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Ich will nicht die Drahtstärke verdoppeln, sondern den errechneten Wert 
der Skin-Tiefe. Damit ich ihn mit der Drahtstärke vergleichen kann.
Das hab ich doch oben so geschrieben...

Autor: Michael (Gast)
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Ja, du musst verdoppeln, die Eindringtiefe wird vom Rand aus gemessen. 
Ist diese 121 µm wie bei dir sollte dein Draht einen Durchmesser von 
min. 242 µm haben damit sich keine Überschneidung von "Vorder- und 
Rückseite" einstellt.

Autor: Stefan E. (sende_de)
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Mit der von Dir angegebenen Formel
lässt sich die Eindringtiefe des HF-Stromes in die Oberfläche des 
kreisrunden Leiters berechnen. Sie gibt die von der Oberfläche des 
Leiters gemessene Tiefe an, an der die nach innen hin exponentiell 
abfallende Stromdichte auf einen Wert von 1/e (=0,368) abgesunken ist.

Autor: Stefan E. (sende_de)
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> Ist diese 121 µm wie bei dir sollte dein Draht einen Durchmesser von
> min. 242 µm haben damit sich keine Überschneidung von "Vorder- und
> Rückseite" einstellt.

Wobei man beachten muss, dass sich der für den HF-Strom aktive 
Querschnitt mit einer Reduktion des Durchmessers auch weiterhin 
verringert. Stell' Dir das ganze bitte wie ein Kupferrohr mit einer 
Wandstärke von Delta und einem bestimmten Durchmesser vor. Je größer der 
Durchmesser, um so geringer der Widerstand (da mehr Querschnitt). 
Genauso verhält es sich auch mit einem massiven Leiter.

Autor: Michael (Gast)
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>Wobei man beachten muss, dass sich der für den HF-Strom aktive
>Querschnitt mit einer Reduktion des Durchmessers auch weiterhin
>verringert.

Naja, ist das wirklich so? Verringert man den Querschnitt/Durchmesser so 
vergrößert sich die Eindringtiefe da der Leitwert ja dann sinkt. Könnte 
mir vorstellen, dass die Fläche dann dabei konstant bleibt aber 
nachgerechnet oder ähnlihces hab ich das bisher noch nie.

>Stell' Dir das ganze bitte wie ein Kupferrohr mit einer
>Wandstärke von Delta und einem bestimmten Durchmesser vor. Je größer der
>Durchmesser, um so geringer der Widerstand (da mehr Querschnitt).

Richtig sofern Delta konstant bleibt, beim Skineffekt sinkt jedoch Delta 
(als äquivalent mit der Skintiefe) mit zunehmenden Durchmesser.

Tatsächlich ist es so, dass so manche HF-Leitung ein Hohlleiter ist, 
z.B. die Sendeleitung zu einer Mittelwellen- bzw. 
Kurzwellensendeantenne. Das sind schon recht ordentliche Rohre von 
einigen Zentimeter Durchmesser aber eine Wandstärke von ein paar 
Millimeter wenn es hoch kommt.

Autor: Stefan E. (sende_de)
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Michael schrieb:
>>Wobei man beachten muss, dass sich der für den HF-Strom aktive
>>Querschnitt mit einer Reduktion des Durchmessers auch weiterhin
>>verringert.
>
> Naja, ist das wirklich so? Verringert man den Querschnitt/Durchmesser so
> vergrößert sich die Eindringtiefe da der Leitwert ja dann sinkt. Könnte
> mir vorstellen, dass die Fläche dann dabei konstant bleibt aber
> nachgerechnet oder ähnlihces hab ich das bisher noch nie.

Natürlich treten in dem Fall auch noch weitere Effekte auf. Ich wollte 
nur dem Eindruck entgegenwirken, dass ein Leiter mit einem Durchmesser 
von 2 * Delta genau so gut sei, wie ein deutlich dickerer Leiter.

>>Stell' Dir das ganze bitte wie ein Kupferrohr mit einer
>>Wandstärke von Delta und einem bestimmten Durchmesser vor. Je größer der
>>Durchmesser, um so geringer der Widerstand (da mehr Querschnitt).
>
> Richtig sofern Delta konstant bleibt, beim Skineffekt sinkt jedoch Delta
> (als äquivalent mit der Skintiefe) mit zunehmenden Durchmesser.

Sollte man ab einem bestimmten Rohrdurchmesser als gegeben annehmen 
können.

> Tatsächlich ist es so, dass so manche HF-Leitung ein Hohlleiter ist,
> z.B. die Sendeleitung zu einer Mittelwellen- bzw.
> Kurzwellensendeantenne. Das sind schon recht ordentliche Rohre von
> einigen Zentimeter Durchmesser aber eine Wandstärke von ein paar
> Millimeter wenn es hoch kommt.

Stimmt. Das sind dann meistens aus Rohr gebildete Koaxialsysteme. Nicht 
zu verwechseln mit den in der Mikrowellentechnik eingesetzten "echten" 
Hohlleitern.

Autor: lol (Gast)
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> ein Hohlleiter ist,
> z.B. die Sendeleitung zu einer Mittelwellen- bzw.
> Kurzwellensendeantenne.

Das hat nun aber nichts mit Hohlleitern zu tun...

Autor: Jens G. (jensig)
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wollte schon sagen - jetzt schmeißt einer den Hohlleiter mit den hier 
besprochenen "normalen" Leitern in einen Topf ....

Autor: Jörg Wunsch (dl8dtl) (Moderator) Benutzerseite
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Bastler schrieb:
> Ich will nicht die Drahtstärke verdoppeln, sondern den errechneten Wert
> der Skin-Tiefe. Damit ich ihn mit der Drahtstärke vergleichen kann.

Außer dem bereits genannten Problem, dass delta von d abhängt, solltest
du daran denken, dass der Skineffekt keine schlagartige Verringerung
der Stromdichte jenseits von delta beinhaltet, sondern die nimmt
allmählich ab.  delta ist die Tiefe, bei der ein entsprechendes Rohr
den gleichen Gleichstromwiderstand hätte, wie er für die angegebene
Frequenz in deinem Draht als wirksamer Widerstand auftritt.

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