Interactie van kabels die parallel stroom voeren

Hallo allemaal,

Een ietwat theoretische vraag maar ik ben erg benieuwd hoe het zit.

Situatie 1
Stel je hebt als onderdeel van een stroomkring een enkeladerige kabel die een wisselstroom van A naar B transporteert. Deze heeft een bepaald inductief verlies.

Situatie 2
Nu zijn er 2 kabels met gelijke stroomrichting en grootte. Deze trekken elkaar aan door de wet van Lorentz. De inductieve verliezen zijn kleiner dan bij situatie 1 omdat de magnetische velden elkaar opheffen.

Situatie 3
Er zijn nu weer 2 kabels met gelijke stroomgrootte maar in tegengestelde stroomrichting. De 2 kabels elkaar af. Maar hoe verhouden de inductieve verliezen zich tot situatie 1? Het zelfde? groter?

Ik hoor het graag.

Jelte

De eerste vraag is: Wat is volgens jou "inductief verlies"?

De tweede vraag is wat de totale inductie is in elk van de situaties; er moet een retourpad zijn, maar is de eerste 2 situaties is niet gegeven waar dat is. De inductie wordt bepaald door het lusoppervlak, en dat is in de laatste situatie juist minimaal, dat is waarom we geleiders van een circuit zo dicht mogelijk bij elkaar houden, zoals de fase en nul die een kring vormen samen in één buis.

Een manager is iemand die denkt dat negen vrouwen in één maand een kind kunnen maken
Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 11 oktober 2021 16:51:07 schreef JvDi:
Situatie 2
Nu zijn er 2 kabels met gelijke stroomrichting en grootte. [...] de magnetische velden elkaar opheffen.

Tússen de geleiders: ja; maar overal in de ruimte eromheen zal, met in totaal dus tweemaal de stroom, het magnetisch veld ook tweemaal zo groot zijn als in situatie 1.
Als je dus bij 'inductief verlies' misschien denkt aan verlies door straling: dat wordt juist groter1, maar dat is ook logisch bij die dubbele stroom.

--
1Het retourpad kan er natuurlijk voor zorgen dat het veld buiten de complete opstelling alsnog klein blijft. Maar dat pad is hier niet gespecificeerd.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Jelte, Als je iets wil theoretisch benaderen, start dan misschien met een figuur die klopt.

In de eerste figuur heb je twee stromen die in dezelfde richting lopen, in de tweede ook, maar dan van in de andere richting, het resultaat is dat ze in beide gevallen elkaar aantrekken.

Een magnetisch veld rond een geleider is inherent aan een verplaatsende lading. Voor jouw voorbeeld maakt het niet uit of de stroom wisselstroom of gelijkstroom is.

Bij wisselstroom ga je idd zelfinductie krijgen die een verliesvrije weerstand vormt voor de stroom, en heb je het skineffect die de stroom naar de buitenrand duwt , waardoor de Ohmse weerstand toeneemt met de frequentie , maar deze verschijnselen zijn in jouw voorbeeld marginaal en spelen geen enkele rol.

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.
Frederick E. Terman

Honourable Member

@gd, daar zeg je wat. Ik had die tekeningen niet eens goed bekeken, omdat het al op het eerste gezicht Indiase bagger was.

Bijna alles in de tekening is dan ook fout. Wat de tekenaar in de linker tekening 'inward current' (in het blad gaand) noemt, tekent hij als op ons af komend, dus 'outward'. Daarmee lopen de krachtlijnen natuurlijk ook verkeerd om.
De 'outward current' (uit het blad komend) rechts, tekent hij dan weer als van ons weg gaand. En ten slotte, de 'inward current' rechts is dan toevallig juist getekend.

In een correcte tekening stelt de cirkel-met-stip het vooraanzicht, de punt, van de op ons af komende pijl voor.
De cirkel-met-kruisje staat voor het tegendeel: we moeten ons daarbij het achteraanzicht, met de staartveren, van de van ons weg vliegende pijl voorstellen.
Voor wie ooit een echte pijl - of een duidelijk plaatje ervan - heeft gezien, is dat niet moeilijk te onthouden. Een echt natuurkundeboek kan hier helpen.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

inductief verlies..... bestaat dat wel? (als je het over vermogen hebt)

je hebt de reactantie.. die zorgt ervoor dat je de energie tijdelijk opslaat en 90° later krijg je hem terug (althans, in sinusregime).. das geen verlies.
Naarmate de frequentie stijgt ga je ook gaan uitstralen. Das niet verloren maar uitgestraald.
Eventueel heb je de wervelstromen in de buis. maar das puur resistief.

lijkt me dat inductief verlies een verkeerd gekozen term is.. tenzij je verduidelijkt wat er in dit specifiek geval mee beoogd wordt.

Op 11 oktober 2021 20:43:45 schreef Frederick E. Terman:

Voor wie ooit een echte pijl - - heeft gezien, is dat niet moeilijk te onthouden.

die zijn er niet meer..

Ja, een onverwacht nadeel van raciaal correcte tijden. cowboy en indiaantje spelen mag niet meer :-)

Op 11 oktober 2021 20:56:48 schreef kris van damme:
die zijn er niet meer..

Ja, een onverwacht nadeel van raciaal correcte tijden. cowboy en indiaantje spelen mag niet meer :-)

Waarmee gooit Raymond van Barneveld naar het dartbord als hij in de kroeg is? Bierglazen?

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
joopv

Golden Member

Op 11 oktober 2021 16:51:07 schreef JvDi:

Situatie 2
Nu zijn er 2 kabels met gelijke stroomrichting en grootte. Deze trekken elkaar aan door de wet van Lorentz.

Situatie 3
Er zijn nu weer 2 kabels met gelijke stroomgrootte maar in tegengestelde stroomrichting. De 2 kabels elkaar af.

Volgens mij is het net andersom. Kabels waar een gelijke stroom in loopt stoten elkaar af, en met een tegengestelde stroom trekken ze elkaar aan.

Zo heb ik het althans zelf een keer ervaren toen ik een hele dikke DC voeding (100A) aan het testen was. De 2 soepele 16mm2 kabels gingen gezellig tegen elkaar plakken

Hmm, ik zal het me wel verkeerd herinneren. Het was in ieder geval een stevige kracht die die dikke zware kabels die los op de grond lagen deed bewegen

[Bericht gewijzigd door joopv op 11 oktober 2021 23:04:55 (11%)]

Geen verwarring stichten. Gelijkgerichte stromen trekken elkaar aan, het is niet andersom.

Klaasz, Klopt.
Joopv, ik denk dat je geheugen je in de steek laat, want dat kan niet.

[Bericht gewijzigd door grotedikken op 11 oktober 2021 22:35:03 (36%)]

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.

Dank voor de reacties zover heren. De figuur klopt inderdaad niet, hierbij één die in mijn optiek wel correct is. Ik realiseer me dat de term 'verlies' een term is die vraagt om context. De toepassing achter mijn vraag is weerstandlassen. Doorgaans heb je twee fasen uit het net die via een dubbele thyristor worden aangesloten op een transformator. Aan de secundaire kant lopen grote stromen bijvoorbeeld 20 kA bij lage spanningen bv 10 VAC. Dit secundaire circuit bestaande uit dikke koperen strips heeft ohmse weerstand en inductieve weerstand die samen impedantie genoemd worden. Deze weerstanden zijn doorgaans ongewenst en daarom benoem ik ze als verlies. De ohmse weerstand is vrij makkelijk te begrijpen, maar de inductieve weerstand is veel ingewikkelder en moeilijker te voorspellen. Mijn vraag: wat gebeurt er wanneer er twee secundaire circuits met gelijke stromen dicht bij elkaar gemonteerd worden? (50 mm). Krijg ik dan extra inductieve weerstand in beide mijn circuits? Of heb ik de zelfde inductieve weerstand als dat ik heb wanneer ik ze veel verder(5000mm) uit elkaar monteer bij gelijk blijvende secundair lengte?

Ok dus je vraagt eigenlijk:

"Hoe wijzigt het beschikbaar reeel vermogen op het eind van de kabel als ik de kabels van 2 circuits op 5 cm afstand van elkaar leg in plaats van op 5 meter?"

Het hangt ervan af hoe alles verbonden is, dus dat is zo niet 1-2-3 te zeggen. Kan je misschien uitleggen wat je bedoelt met '2 circuits'? Zijn dat kabels van 2 lasapparaten die verder geen verbinding hebben met elkaar? Maar wel gelijktijdig gebruikt worden?

Of bedoel je 1 las apparaat met 2 sets kabels die nooit gelijktijdig gebruikt worden?

Ik heb bijgaand schemaatje gevonden, de vraag is dus wat er daar rechtsboven zoal te vinden is in jouw situatie. En of het gelijktijdig gebruikt wordt.

GJ_

Moderator

Op 11 oktober 2021 17:43:13 schreef grotedikken:...en heb je het skineffect die de stroom naar de buitenrand duwt , waardoor de Ohmse weerstand toeneemt met de frequentie , maar deze verschijnselen zijn in jouw voorbeeld marginaal en spelen geen enkele rol.

Niet perse natuurlijk. Als de stroom groot genoeg is (grotedikkekabel) is het niet meer marginaal. :-)
TS heeft het over 20kA, dan telt het wel mee.

Op 11 oktober 2021 21:55:10 schreef joopv:
[...]
Volgens mij is het net andersom. Kabels waar een gelijke stroom in loopt stoten elkaar af, en met een tegengestelde stroom trekken ze elkaar aan.

Zo heb ik het althans zelf een keer ervaren toen ik een hele dikke DC voeding (100A) aan het testen was. De 2 soepele 16mm2 kabels gingen gezellig tegen elkaar plakken

Hmm, ik zal het me wel verkeerd herinneren. Het was in ieder geval een stevige kracht die die dikke zware kabels die los op de grond lagen deed bewegen

Kabels met extreem hoge stromen gaan inderdaad stevig kwispelen. Ze zullen niet aan elkaar plakken. Bij stromen in de tientallen kA's trekken ze de ty-raps van de goten.

Op 12 oktober 2021 09:15:57 schreef kojazz:
Ok dus je vraagt eigenlijk:

"Hoe wijzigt het beschikbaar reeel vermogen op het eind van de kabel als ik de kabels van 2 circuits op 5 cm afstand van elkaar leg in plaats van op 5 meter?"

-> Klopt!

Zijn dat kabels van 2 lasapparaten die verder geen verbinding hebben met elkaar? Maar wel gelijktijdig gebruikt worden?

-> Klopt!

Skin depth op 50 Hz is ongeveer 10mm. Bij 20kA is een "kabel" met een diameter van meer dan 2cm niet geheel uitgesloten.

JvDi volgens mij vraag je: Als ik een bron en een afnemer heb, kan ik dan beter de geleiders zo dicht mogelijk bij mekaar leggen of liever zo ver mogelijk uit mekaar. En dan vooral met het oog op het beschikbare reele vermogen aan het eind.

Het antwoord is gewoon dat je ze het beste zo dicht mogelijk bij mekaar kan leggen.

Volgens mij is eea redelijk duidelijk, "hoe alles is aangesloten is" niet echt nodig. Er is een een bestaande "bron" en een afnemer. Afhankelijk van het antwoord ga je vanaf de aansluitingen zo ver mogelijk uit mekaar zonder significant meer lengte te doen naar de afnemer die ook aansluitingen heeft. Of zo dicht mogelijk naar mekaar naar de afnemer en daar weer naar de aansluitingen.

Stel er is 5m te overbruggen. Stel aan beide kanten zitten de aansluitingen op 1m van mekaar. Dan kan je met een totale "kabellengte" van 10m recht overstekeken. De lusoppervlakte is dan 5m^2. Je kan ook onder een hoek van 45 graden naar een punt midden voor de bron en afnemer. Je totale kabellengte wordt dan 4*41cm langer. Maar de lusoppervlakte wordt bijna 4 m^2 minder! Met bijvoorbeeld dezelfde extra lengte kan je ook er voor kiezen om hem 4 m^2 groter te maken.

Intuitief denk ik dat als je de retourgeleider ruimschoots binnen de skin-effect-afstand legt (dus 1mm isolator tussen de geleiders: het is maar 10VAC), je het skin-efect kan verminderen.

four NANDS do make a NOR . Kijk ook eens in onze shop: http://www.bitwizard.nl/shop/

Op 12 oktober 2021 09:26:44 schreef JvDi:
[...] -> Klopt!

[...] -> Klopt!

Kijk, now we're talking. Twee lasapparaten!
Dan moeten de kabels per lasapparaat zo dicht mogelijk bij elkaar.

Als het mogelijk is zou ik de kabels van de twee lasapparaten wel op een grotere afstand leggen, bv 25cm. Je wil namelijk niet dat de lasstroom van het ene apparaat invloed heeft op de lasstroom van het andere apparaat. Mogelijk raken de stroomregelaars in de lasapparaten verstoord door de geinduceerde spanning als de afstand te klein is. Mogelijk gebeurt er ook gewoon niks geks. Daar kan ik zo niks over zeggen, uitproberen dus maar.

Ha JvDi,

Interessante vraag ik ga even je draadje lezen, maar een samenvatting van mijn kant.

Als de stromen in tegengestelde richtingen stromen, zullen de elektronen een hogere dichtheid van elektronen in de andere draad "zien" als gevolg van relativistische lengtecontractie.
En de draden zullen afstoten.

Later misschien meer, wil je ook een en ander bereken of is het model ( begripsvorming ) voldoende ?

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.

Op 12 oktober 2021 09:19:34 schreef GJ_:
[...]Niet perse natuurlijk. Als de stroom groot genoeg is (grotedikkekabel) is het niet meer marginaal. :-)
TS heeft het over 20kA, dan telt het wel mee.
[...]

Inderdaad, maar de TS kwam met die toelichting pas nadat een aantal waaronder mezelf reeds op de openingspost geantwoord hadden rekening houdend met wat gegeven was, inclusief een foute figuur.

Als ik het uiteindelijk begrijp, dan wil de TS weten of het spanningsverlies te wijten aan de zelfinductie van de draden groter zal zijn als de stromen parallel lopen of antiparallel.

Zover ik het kan inschatten zonder boeken erbij te halen zou ik zeggen dat de zelfinductie in een rechte geleider zo gering is dat dit te verwaarlozen zal zijn bij korte kabels.

Gaat het over lange leidingen, dan moet je ook de factor capacitieve verliezen in rekening brengen. Bij parallelle stromen is die nul, omdat de spanning tussen de geleiders overal nul is.

Bij antiparallelle stromen is de spanning over de ganse lengte gelijk aan de spanning tussen de draden. De verliezen zijn ook evenredig met de frequentie.

Voor de muggenzifters: de spanning is niet helemaal gelijk. Op het einde is die verminderd met het ohmse en inductieve verlies.
Om dit dan te berekenen moet je de integraal nemen van de spanningsvermindering over de lengte . Gezien het hier vermoedelijk gaat om een vraagstuk van een eerstejaars aan de technische universiteit, een makkie :-)

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.

Op 12 oktober 2021 13:46:37 schreef electron920:
Als de stromen in tegengestelde richtingen stromen, zullen de elektronen een hogere dichtheid van elektronen in de andere draad "zien" als gevolg van relativistische lengtecontractie.
En de draden zullen afstoten.

Hier begrijp ik helemaal niks van. De afstoting is een magnetisch effect. Wat je hier beschrijft is een elektrische afstoting. Als die al bestaat zal het effect daarvan volledig verwaarloosbaar zijn.

Frederick E. Terman

Honourable Member

Op 12 oktober 2021 09:34:44 schreef rew:
Het antwoord is gewoon dat je ze het beste zo dicht mogelijk bij mekaar kan leggen.

Intuitief denk ik dat als je de retourgeleider ruimschoots binnen de skin-effect-afstand legt (dus 1mm isolator tussen de geleiders: het is maar 10VAC), je het skin-efect kan verminderen.

Flink stroom voerende kabels wil je liefst niet dicht naast elkaar hebben. Doordat het veld van de stroom in de ene geleider wervelstromen in de andere geleider induceert, is het uiteindelijke effect dat de stroomverdeling niet meer symmetrisch is: de stroom wordt naar één kant gedwongen. En omgekeerd ook; het gebeurt in beide geleiders.
Paradoxaal genoeg wordt de stroomverdeling bij gelijklopende stromen 'van elkaar af', en bij tegengestelde stromen 'naar elkaar toe'; maar in beide gevallen wordt de effectieve doorsnede van de geleiders dus kleiner, en daarmee de effectieve weerstand groter.
Dit verschijnsel komt bovenop het skin effect, en kan zelfs veel groter zijn.
Het is de reden dat in bijv. schakelstations de geleiderstrippen (bus bars; Nederlands?) niet ál te dicht onder elkaar lopen, zelfs al zou dat door de relatief lage spanning best mogen.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 12 oktober 2021 15:49:00 schreef KlaasZ:
[...]Hier begrijp ik helemaal niks van. De afstoting is een magnetisch effect. Wat je hier beschrijft is een elektrische afstoting. Als die al bestaat zal het effect daarvan volledig verwaarloosbaar zijn.

Het magnetisch effect ontstaat door de Lorentzcontractie van bewegende electronen.
Door de Lorentzcontractie zien de electronen van een geleider de andere geleider als een hoeveelheid 'stilstaande' protonen met veel meer 'bewegende' electronen. Die electronen zien dus een een negatief geladen geleider en stoten die dus af. Zie oa dit filmpje. https://www.youtube.com/watch?v=oenU0OUGCH4
Ik begrijp het filmpje niet helemaal. Vooral niet dat stukje over de bewegende protonen die de grote gewone buitenwereld ziet.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl

????
Lorentzcontractie en andere relativistische verschijnselen doen zich pas meetbaar voor bij snelheden die de lichtsnelheid benaderen. Elektronen bewegen zich eerder in de grootorde van m/s voort. Enkele honderden miljoenen maal te traag.

Herinner je de vergelijking met de tennisballen in een buis.
Duw je er een bal bij, dan valt de voorste bal haast direct uit de buis, maar de ballen hebben zich slechts enkele cm verplaatst.

Ik ben een notoire onzinverkoper, want wat ik beweer past vaak niet in ieders kraam.

Lorentz-contractie is altijd aanwezig. Een slak heeft er ook last van. Er is wel een minimale verkorting, maar er zijn veel electronen. Kijk maar naar dat filmpje wat ik gepost hebt.

Bezoek mijn neefjes' site: www.tinuselectronics.nl
Frederick E. Terman

Honourable Member

Dat is de standaardverklaring voor magnetisme inderdaad; ik kreeg het behandeld in de hoogste klasse van de middelbare school (mét sommetjes!). Maar ik denk dat nu de eigenlijke vraag gevaar loopt ondergesneeuwd te gaan worden, zodat belangrijkere aspecten onderbelicht zouden blijven. ;)

Zoals het proximity effect hierboven, wat werkelijk een praktisch punt is.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org

Op 12 oktober 2021 18:59:42 schreef grotedikken:
... Elektronen bewegen zich eerder in de grootorde van m/s voort. Enkele honderden miljoenen maal te traag.

Doe maar millimeters/seconde. Nog een faktor 1000 langzamer.