Jump to content

    

Скин слой проводника в трубе

Добрый день,

 

имеется проводник (хорошо проводящий) в виде металлической палки. Он помещен в трубу из магнитного материала. К этой трубе планирую подключить высокочастоный ток. Понятно, что если проводник полностью прилегает к трубе - то скин слой должен определяться материалом трубы. А вот что будет если труба не плотно прилегает к внутреннему проводнику, грубо говоря где прилегает, где нет. То есть вроде тогда проводимость надо определять по внутреннему проводнику. Так? Или все-таки не так?

 

Численно вроде, если по магнитному материалу ток не идет, то он не определяет скин слой. А как бывает на практике, посоветуйте, пожалуйста? Совсем запутался и не хотелось бы проводить натурные эксперименты.

 

Спасибо!

 

ИИВ

Share this post


Link to post
Share on other sites

Добрый день. Неплотное прилегание скорее всего никак не скажется. Но уточните пожалуйста насколько высока частота и что за магнитный материал. Основные потери наверное будут в этом материале, а не в металлическом проводнике. Величина потерь определяется тангенсом угла потерь.

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 час назад, iiv сказал:

К этой трубе планирую подключить высокочастоный ток. Понятно, что если проводник полностью прилегает к трубе - то скин слой должен определяться материалом трубы. А вот что будет если труба не плотно прилегает к внутреннему проводнику, грубо говоря где прилегает, где нет. То есть вроде тогда проводимость надо определять по внутреннему проводнику. Так? Или все-таки не так?

Причем тут внутренний проводник если ток "подключен" к трубе ?  А некоторые так делают с точностью наоборот, берут стальную жилу а сверху слой меди и по меди (медная труба) хорошо идет вч ток. Сталь отдыхает.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, тау said:

Причем тут внутренний проводник если ток "подключен" к трубе ?

я как раз этого хочу, но только труба со внутренним проводником хорошо соединяются/касаются и вроде току ничего не запрещает перейти на внутреннюю часть и продолжить свое путешествие с низким сопротивлением.

 

Про то, что стальные жилы медью или серебром покрывают, я в курсе.

2 hours ago, LMA said:

Неплотное прилегание скорее всего никак не скажется

Спасибо большое LMA и тау, что советуете!

 

Расскажу о том, из-за чего сыр-бор. У меня есть трубка (нержавей 326L, тип материала поменять нельзя) набитая плохо проводящим порошком, труба длинная, 2 метра, внешний диаметр 28мм. Мне надо стабильно и долговременно прогревать ее внутренности, то есть примерно сутки. Прогревать - это держать примерно на температуре около 1200С. Трубка потом на выброс, внутренность извлекаю. Сейчас трубку покрыл керамическим непроводящим слоем (керамическая бумага), обмотал нихромом, нацепил поверх несколько слоев еще керамической бумаги и все засунул в аэрогельную подушку (сам аэрогель сварил). Теплопотери есть, но при подаче 2КВатт на нихроме сама труба греется до 700С, но выше - перегорает нихром.

 

Греть горелкой - не предлагать.

Резистивно греть трубку как-то сложно, надо примерно 2КА и 1-2В, что в общем-то очень не удобно.

 

Хотел воткнуть эту трубку в какую-то чугунную трубку или любую другую токопроводящую и подать на нее 100-300КГц 20В и 100-300А. Трансформатор с такими выходными могу собрать из подручных средств.

 

Основная проблема - не могу подобрать трубку с очень хорошо прилегающими размерами. Если моя внутренняя нержавейка имеет внешний 28мм диаметр, а чугуний я беру с внутренним 28мм, то одно в другое не лезет, а токарника с полем два метра у меня еще нет. Если чугуний я взял с внутренним 28.7, то нержавей в нем уже болтается.

 

Поэтому и возникли сомнения, что если чугуний будет плохо прилегать к внутреннему нержавею, то не пойдет ли ток по внутреннему нержавею и не испортит ли мне все.

 

EDIT: И, кстати, после точки Кюри чугуний вроде скин слой снова маленький будет иметь, то есть не упрусь ли я с такой конструкцией в 900С?

Share this post


Link to post
Share on other sites

У меня получается, что с учетом скин-эффекта сопротивление там гораздо больше и чугуний не требуется.

Share this post


Link to post
Share on other sites

может проще всё-таки трансформатор сгородить на 2КА 50Гц и греть трубу током напрямую.

примерно как от микроволновок трансформаторы переделывают на точечную сварку, с одним витком во вторичке.

и сопротивление трубы если аккуратней посчитать с учётом температуры 1200С, и толщины скинслоя в стали (опять для при проводимости на 1200С) там может амперов поменьше потребуется.

Share this post


Link to post
Share on other sites
12 часов назад, iiv сказал:

Основная проблема - не могу подобрать трубку с очень хорошо прилегающими размерами. Если моя внутренняя нержавейка имеет внешний 28мм диаметр, а чугуний я беру с внутренним 28мм, то одно в другое не лезет, а токарника с полем два метра у меня еще нет. Если чугуний я взял с внутренним 28.7, то нержавей в нем уже болтается.

 

Поэтому и возникли сомнения, что если чугуний будет плохо прилегать к внутреннему нержавею, то не пойдет ли ток по внутреннему нержавею и не испортит ли мне все.

когда на медную проволочку надевают трубочку феррита с потерями на вч, то греется именно трубочка, внося в импеданс проволочки некоторую активную компоненту, гораздо большую чем собственное сопротивление  проволочки с учетом скин-эфф. То есть , Ваш чугуний, не сильно завися от зазора 1мм там или 2 мм по идее должен вносить потери и греться поболее проволочки  за счет мнимой части комплексной магнитной проницаемости.

http://ferrite.ru/products/ferroxcube/ferrox_bd

Edited by µ₀N²

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, _pv said:

может проще всё-таки трансформатор сгородить на 2КА 50Гц и греть трубу током напрямую.

примерно как от микроволновок трансформаторы переделывают на точечную сварку, с одним витком во вторичке.

и сопротивление трубы если аккуратней посчитать с учётом температуры 1200С, и толщины скинслоя в стали (опять для при проводимости на 1200С) там может амперов поменьше потребуется.

Спасибо большое за ответ!

 

Я как раз такой 2КА трансформатор и не хотел городить, но, видимо, придется. А сопротивление я как раз с учетом сопротивления трубы на 1200С считал, а скин слой в нержавейке до 1КГц всяко больше 0.8мм стенок, то есть 2КА - это очень такая нижняя граница того, что надобно и на начальных стадиях может потребоваться еще больше. Если бы у меня была бы трубка-нержавейка с еще меньшими стенками, то амперов меньше надобно было бы, но как-то ничего не находится, да и боюсь, что на высоких температурах может прогореть не вовремя.

Share this post


Link to post
Share on other sites
6 hours ago, LMA said:

У меня получается, что с учетом скин-эффекта сопротивление там гораздо больше и чугуний не требуется.

Спасибо за ответ!

 

Может я что-то не правильно посчитал, но получается так, проверьте, пожалуйста:

трубка нержавей 28мм внешний, 0.8мм стенки, общая площадь по которой постоянный ток идет, будет 70 кв.мм, длина трубки 1м, сопротивление нержавея при высоких температурах 120мОм*кв.мм/м, то есть моя трубка имеет сопротивление около 1.7милиом. Где-то надо 3-4КВатта на метр, чтоб при моей внешней теплоизоляции получить 1200С на трубе, то есть 1.7милиОм * 1.5КА * 1.5КА = 4КВатт. Найти трубку тоньше - как-то не реально. Для нержавея при 1КГц скин слой 5.5мм, то есть чтоб на нержавее иметь эффект от скин эффекта при толщине стенок 0.8мм, мне надобно иметь частоту от 50КГц. То есть да, 500КГц я более-менее смогу сделать, и, в этом случае, мне надобно 850А на 500КГц. То есть как-то не мало, к сожалению...

Share this post


Link to post
Share on other sites

так может вместо нихрома, который горит, взять ещё одну точно такую же трубу, разрезать её "по спирали", чтобы сопротивление в несколько раз больше стало и надеть поверх с изоляцией и использовать в качестве нагревателя вместо нихрома, 

ну или просто лентой из той же нержавейки толщиной ~0.2 обмотать (толще пожалуй на диаметр 28мм неохотно будет гнуться руками), и получить десятки вольт и всего сотню-другую ампер, и от готового сварочного инвертора запитать можно, если такого источника под рукой вдруг нету.

https://www.esska.de/esska_de_s/Fuehlerlehrenband-Stahl-Staerke-0-01-bis-1mm-36172525040X-21960.html

Share this post


Link to post
Share on other sites

Заменить нихром на Fuehlerlehrenband не додумался (пробовал пружинки, но не получилось, было как с нихромом). Под рукой лабораторные БП до 120А есть, я как раз ими нихром разогревал, пойду попробую, спасибо большое _pv!

Share this post


Link to post
Share on other sites

а вообще магниты надо печь в вакууме, тогда и нихром гореть не будет.

да и магниты заметно лучше получаются, название одного довольно крупного производителя различных магнитов, vacuumschmelze, совсем не просто так выбрано, а вполне отражает производственный процесс.

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 hours ago, _pv said:

а вообще магниты надо печь в вакууме, тогда и нихром гореть не будет. 

А внутри нержавейки, по вашему что :) И там-то как раз вакуум, а снаружи в общем все равно чем греть, главное, чтоб равномерно и не сильно по ресурсам затратно.

С vacuumschmelze у нас кажется, составы не совпадают. Наш состав на сайте написан в презентации (на стр. 21-24, в разделе Key idea), у них такого состава нет, и, если нам патент выдадут, не факт, что в ближайшие 20 лет у кого-то, кроме нас будет :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 hours ago, iiv said:

А внутри нержавейки, по вашему что :) И там-то как раз вакуум, а снаружи в общем все равно чем греть, главное, чтоб равномерно и не сильно по ресурсам затратно.

тогда надо было засунуть в ещё одну трубу побольше  и откачивать уже из неё, заодно и теплоизоляция улучшится.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Использовать индукционный нагрев в Вашем техпроцессе допустимо?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this