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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Stromdichte und Skineffekte


Autor: Ralf (Gast)
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Hallo,
ich habe eine Frage zur Dimensionierung eines Leiterquerschnitts. Es 
geht um einen Strom von 50A durch einen runden Kupferleiter. die 
Frequenz beträgt 100khz.
Wiki sagt die Skintiefe bei Kupfer beträgt bei 100khz 0,21mm.
Heisst das, dass ein größerer Radius des Leiters wie 0,21mm gar keinen 
Sinn macht?
Damit würde ja die Stromdichte sehr hoch steigen. Der Draht erscheint 
mir sehr dünn.
Wie sieht es mit Litze aus, wenn die einzelnen Drähte nicht 
gegeneinander isoliert sind?...doc wohl genauso!?

Danke Euch

Gruss Ralf

Autor: KlaRa (Gast)
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Hallo Ralf,
siehe http://de.wikipedia.org/wiki/Skineffekt
Bei stärkeren Leitern treten zunehmend Verluste durch Wirbelströme auf.

Gruss Klaus.

Autor: Matthias Lipinsky (lippy)
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>eisst das, dass ein größerer Radius des Leiters wie 0,21mm gar keinen
>Sinn macht?

Vollkommen korrekt.


>Wie sieht es mit Litze aus, wenn die einzelnen Drähte nicht
>gegeneinander isoliert sind?...doc wohl genauso!?
 Richtig. Ist wie ein massiver Draht zu sehen. Deshalb gibt es spezielle 
Litze, wo jede! Ader gegeneinander isoliert ist. Nennt sich HF-Litze


>Damit würde ja die Stromdichte sehr hoch steigen. Der Draht erscheint
>mir sehr dünn.

Richtig. Deshalb könntest du Hohlleiter verwenden, also ein Rohr mit 
einer maximalen Wanddicke von 0,21mm. Der Radius kann dann so (groß) 
gewählt werden, dass der Querschnitt ausreichend groß wird. Alternativ, 
kannst du auch Kufperfolie verwenden (besonders beim Trafo wickeln). Da 
kannst du Folie mit max 0,42mm Dicke nehmen. Für den Querschnitt gehst 
du dann in die Breite...

Autor: Ralf (Gast)
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Danke für Eure Antworten,

habe ein Denkfehler gemacht. Durch den größeren Radius des Leiters 
gewinnt ja auch der Kreisring an Fläche.

Danke nochmal.

Gruss Ralf

Autor: Ralf (Gast)
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Hallo,

ich würde das Teham doch gerne noch mal eben aufgreifen. Wie verhält es 
sich denn mit den Skineffekten bzw. der Sromdichte bei einem 
Wechselstrom mit hohem Gleichanteil. Wenn also der Gleichstrom mit 40% 
Wechselstrom überlagert ist

Autor: dachs (Gast)
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Dann fliesst der Gleichanteil gleichmaessig ueber die gesamte Flaeche 
und der Wechselanteil im Ring. MAn muss dann die Summe im Ring 
betrachten.

Matth

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Ralf (Gast)

>sich denn mit den Skineffekten bzw. der Sromdichte bei einem
>Wechselstrom mit hohem Gleichanteil. Wenn also der Gleichstrom mit 40%
>Wechselstrom überlagert ist

Das sollte keinerlei Einfluss haben, solange das Material nicht in die 
magnetische Sättigung geht. Das wirst du bei Kupfer etc. nicht schaffen 
;-)

MfG
Falk

Autor: eProfi (Gast)
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Der Skineffekt wird meist überbewertet. Bei 100kHz wirkt er sich kaum 
aus.

Viel wichtiger sind die Wirbelströme innerhalb des Leiters, deshalb ist, 
wie schon beschrieben, HF-Litze die gute Lösung. Oder eben Folienleiter.

Noch besser: eine Koaxialleitung, bei der heben sich nämlich beide 
Magnetfelder auf und es entsteht gar kein Wirbelstrom / Skineffekt.

Brauchst Du eine Leitung oder willst Du mit dem Leiter eine Spule 
wickeln?
Hier gelten nämlich andere Regeln, denn die Magnetfelder addieren sich.

50A klingen schmackhaft. Was hast Du vor?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@ eProfi (Gast)

>Der Skineffekt wird meist überbewertet. Bei 100kHz wirkt er sich kaum
>aus.

Jaja, jemand mir deinem Namen muss das gerade wissen. Der Skineffekt ist 
sogar bei 50 Hz (fünfzig Hertz) relevant. Die (effektive) Eindingtiefe 
ist da nämlich nur ~1cm. U.a. dann, wenn richtig grosse Trafos mit 
armstarken Kupfer"draht" gebaut werden.

http://de.wikipedia.org/wiki/Skineffekt

>Viel wichtiger sind die Wirbelströme innerhalb des Leiters, deshalb ist,

Das IST der Skineffekt.

>wie schon beschrieben, HF-Litze die gute Lösung.

Allgemeiner Irrtum. Die Magnetfelder lassen sich durch die elektrische 
Isolation der Einzellitze nicht verarschen.

>Noch besser: eine Koaxialleitung, bei der heben sich nämlich beide
>Magnetfelder auf und es entsteht gar kein Wirbelstrom / Skineffekt.

Dream on.

Mfg
Falk

Autor: eProfi (Gast)
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Bist Du nicht gut drauf gewesen, Falk?
Solche Töne bin ich von Dir nicht gewohnt.

"Allgemeiner Irrtum. Die Magnetfelder lassen sich durch die elektrische
Isolation der Einzellitze nicht verarschen."
Deshalb sind bei "echter" hochwertiger HF-Litze die Einzeldrähte 
abwechselnd mittig und außen angeordnet (statistisch gleichmäßig über 
die Fläche verteilt).
Dagegen gibt es auch einfach Litze, die "nur" normal verseilt ist.

Autor: Neuer Gast (Gast)
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Moin,

Nebenbei gibt es noch den Proximity-Effekt. Den sollte man bei solchen 
Überlegungen auch nicht vergessen :)

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