Opgerolde kabels en inductiewerking

Bij mijn weten is het vooral gewoon thermisch (opgerold is er een veelkleinere oppervlakte om warmte kwijt te raken), want de twee 'wikkelingen' van de spoel staan in tegenfase en zouden elkaar op moeten heffen.

Maar ik herinner mij ooit een post te hebben gelezen van iemand die de resulterende zelfinductie gemeten heeft, en die was toch niet te verwaarlozen.
Aan weer een andere kant zorgt een zelfinductie in serie op zich niet voor extra dissipatie, maar bij geregelde apparatuur (schakelende voedingen, koelkasten etc.) loopt de stroom en dus de verliezen wel op als de spanning daalt.
Dat effect bestaat thermisch overigens ook, kabels hebben een PTC eigenschap. Dus er is steeds een evenwicht dat wat verschuift.

Het is puur een thermische kwestie. Als het snoer opgerold is kan de warmte minder goed weg, en loopt de temperatuur sneller op.

Inductiewerking heeft er niks mee te maken, omdat de heen- en retourstroom elkaars magneetveld opheffen.

Op haspels staat soms inderdaad een maximum stroom voor totaal uitgerold (plus de verplichting 'm dan ook echt helemaal uit te rollen), en een veel kleiner maximum voor opgerold gebruik.

Het hele 'zelfinductie'verhaal lijkt me een beetje broodje-aperig, hoewel ik van die meting die @Aart daar noemt nog niet gelezen had. Ik moet het zelf ook eens proberen dan!

Dat bij een schakelende voeding de stroom oploopt als de spanning daalt kan op zich wel, maar het probleem wat we dan krijgen is dat die spanning juist daalde doordat de reactantie gestegen was, waardoor de stroom daalde. Het is niet logisch dat de stroom juist daardoor tegelijk zou stijgen.

e: Blijkbaar toch wel - ik zie nu dat verschuivende evenwicht.
Bijproduct van denkoefening: Als de weerstand van de kabel te groot is blijkt de boel te kunnen oscilleren, maar dat heeft dan weer niets met déze vraag te maken.

Hoe dan ook: kabels altijd uitrollen als je ze moet belasten, anders kunnen ze de warmte niet voldoende kwijt. De specs zijn voor 'uitgerold'.

Een snoer heeft een weerstand en een inductie.
Deze zijn beide onafhankelijk of het snoer opgerold is, of afgerold is.
Alleen de weerstand in de kabel zorgt voor verlies in vorm van warmte.
De inductie is hierbij niet van belang..
Als er meer stroom door het snoer gaat , dan is er door de weerstand meer verlies, en wordt het snoer warmer.
Als je het snoer op een rolletje rolt, dan komt de warmteontwikkeling allemaal bij elkaar, en wordt de warmte niet zo mooi verdeelt als bij een afgerolde kabel.
Als je het niet geloof, sluit een flinke belasting aan op een haspel, en meet het spanningsverlies met een opgerolde en een afgerold snoer.
Je zult merken dat het verlies exact gelijk is.

Een snoer heeft inderdaad inductie (luchtspoel). En veel is dat niet; iets in de orde van 1uH/meter.

Wat voor verliezen zorgt in een spoel is bijv. het skineffect (stroomverdringing). Bij 50Hz bedraagt de skindiepte ca.9mm voor Cu kabels dus bij dunne kabels kan het skineffect verwaarloosd worden (bij Fe kabels daarentegen niet; de skindiepte is ca. 220um dus om die reden zijn ijzerdraden nutteloos voor verliesarm energietransport).

Kernverliezen treden hier ook niet op omdat de "kern" uit niet-magnetische lucht bestaat. Dus er zijn geen magnetiseringsverliezen die wel in ijzer- en ferrietkernen optreden.

De Ohmse weerstand daarentegen is niet verwaarloosbaar en dat geeft als resultaat een significante temperatuurstijging; zeker als het snoer opgerold is en dus minder koelend/afstralend oppervlak heeft.

Is gewoon een thermische kwestie: als het snoer opgerold is, concentreer je alle kabel-verliezen op 1 plek, en koeling van zo'n bundel snoeren is gewoon slecht (oppervlakte vs. inhoud verhaal, luchtstroming eromheen etc).

Daarbij is het voor snoeren gebruikte rubber / PVC / whatever niet alleen elektrisch, maar ook thermisch een slechte geleider. Dat helpt ook niet echt. Als de buitenkant van een haspel warm aanvoelt, kan de binnenkant al wel staan te gloeien.

Dus: als d'r ook maar enigszins vermogen aan hangt (langer dan een paar minuten): uitrollen die hap!

Op 16 december 2011 21:23:48 schreef lj-thijs:
Vanmiddag heb ik de kabel op de foto (2,5mm²) ongeveer 1,5 uur belast met een belasting van 3.150W. Na deze tijd was het opgerolde gedeelte handwarm geworden, maar het stuk bij de steker was dat niet.

Heb zelf wel eens een kabel-haspel zien staan roken. Was op een computerbeurs, hing behoorlijk veel apparatuur aan, en de idioot die de haspel neergelegd had was vergeten 't ding uit te rollen.

Hetzelfde warm-worden verhaal is namelijk ook al gebeurd bij een gedeeltelijk opgerolde 32A driefasenkabel (6mm²) waarvan een van de fasen belast was met een vermogen van ongeveer 4.100W, (..)

Tja, van je collega's moet je het hebben (niet dus, altijd ook zelf opletten wat veilig is of niet). Uitkijken met blussen van zo'n brandje he? (poederblusser)

Ik kon het natuurlijk niet laten en heb net even zes series van vijf metingen gedaan aan een op- en een afgerold snoer van 3x1,5 mm² bij 50m, en mat uiteindelijk geen verschil groter dan 0,1 %, wat mij verwaarloosbaar lijkt.
Belasting was een 2kW waterkoker, meter mijn vertrouwde fluke 110 steeds over één ader. Ik las af één seconde na inschakelen (de stroom daalt relatief snel) en wachtte een tijdje tussen metingen.

Opvallend was wel dat er ongeveer 1,4 % verschil zat tussen de beide draden. Dat zette mij in eerste instantie op het verkeerde been, vandaar het grote aantal metingen

het soort kabel is ook belangrijk ; rubber of pvc snoer ( vmvl ) de 2e is veel sneller gesmolten als rubberkabel ( die stinkt veel eerder ) . tegenwoordig zit er een thermistor in de haspel die er vrij snel uitknalt als de haspelkern opwarmt.

en ja , 3500 watt op een 1mm2 verlengkabel zorgt sneller voor een oververhitte kabel als als bij een 1,5mm2 snoer.

ook zullen de wcd's op zo'n haspel snel uitfikken met die 3500w last erop. heb afgelopen week de nen keuring van gereedschap op de zaak gedaan , van alle geteste haspels waren er 4 goed . de rest miste of een aarde , rotte stekker , op 4 plaatsen tape om de kabel heen , uitgefikte wcd's . 4 jaar is al erg oud voor een haspel op de bouw die nog gans origineel is ...

Als je in de nen1010 kijkt bij maximale belasting zie je dat er serieus verschil zit tussen afzonderlijk gelegde kabels en meerdere kabels in een kabelgoot. een opgerolde kabel kun je vergelijken met meerdere kabels naast elkaar, de ene kabel warmt de andere op terwijl die uitzichzelf ook al opwarmt dus de temperatuur komt hoger uit.

dat klopt idd , toch wordt er om besparingsredenen vaak een dunnere voedingskabel gebruikt als er eigelijk nodig is. dus wordt deze weer extra warm wat verlies is en weer energie kost . het probleem zit dan weer in het potje voor de ( nieuw)bouw en het andere potje voor onderhoud . vult kabel kan weer meer stroom verwerken als een ymvk vanwege de mantel die een hogere temperatuur aankan.

dat een kabel smelt komt niet gouw voor , maar een kabel die te heet is geweest is moeilijker af te strippen , dan zit de boel enigsinds verkleefd aanelkaar.

Hoe zit het nu echt...
Een snoer is van zichzelf uit een klein beetje capacitief. Een beetje inductie zou dus eigenlijk alleen maar goed zijn.
Maar in een snoer zijn de heen en de retourstroom gelijk aan elkaar.
Wat het ene adertje in het snoer aan inductie opwekt, wordt door het andere adertje exact hetzelfde opgewekt, maar dan precies tegengesteld, en wordt dus weer teniet gedaan. Dit noemt men bi-filair (hopelijk schrijf ik dit goed.
Het al dan niet oprollen van het snoer veranderd aan deze natuurlijke eigenschappen niets.
De warmteafgifte veranderd wel, maar dat kun je hier boven wel lezen.

En de draadweerstand in het snoer zorgt voor warmt en warmteverliezen.
Inductiviteit of capaciteit veroorzaakt geen warmte in het snoer.

[Bericht gewijzigd door Toeternietoe op zaterdag 17 december 2011 19:49:12 (10%)]

Met andere woorden, het is een common mode choke, en geen differential mode.

De verlengsnoer is een transmissielijn maar dan voor een heeeeeele lange golflengte. Dat spoel effect is een broodje aap verhaal.

Maar stel dat het wel waar zou zijn. ( niet dat ik dat denk maar gewoon even als alternatief) Wat is dan de zelfinductie van die spoel. Stel we houden 1 uH/m aan en het ding is 20 meter lang. Dan hebben we en spoel van 20 uH. Reken nu de reactantie eens uit voor 50 Hz. Dan praat je over mOhms. De zelfinductie zal wel meer zijn door de vorm maar dan nog stelt het niks voor.
Dat is stukken minder dan de koperweerstand.
Daarnaast wordt er in een reactantie geen vermogen opgestookt.

Het is gewoon de warmte ontwikkeling door vermogens dissipatie in de koperweerstand van de kabel en uitgerold kan die zijn warmte kwijt enz, zie de uitstekende uitleg van eerdere posters.

Op 17 december 2011 20:04:27 schreef fred101:
De verlengsnoer is een transmissielijn maar dan voor een heeeeeele lange golflengte.

We spreken pas over een transmissielijn als de lijn veel langer is dan de golflengte van het signaal.

Stel dat er inductie optreedt dan wordt hier nog steeds geen vermogen in verstookt.

P=U*I*cos(phi)

Bij een (ideale) spoel is phi 90 graden:
cos(phi)=0.

Dus P is ook 0.

Grt,
Chris

zo werkt dus een differentiaalschakelaar ( hier vaak aardlek genoemd ) de ingangen van de diff lopen door een ferrietkern heen , zolang de stroom door de fase(n) hetzelfde is als door de nul komt er geen inductie in de ferrietkern . zodra er 0,03 , 300 ,500 ma loopt buiten de diff om gaat een extra wikkeling om de kern heen zorgen dat er een magneetspoeltje de diff uitschakelt. dat principe is na 30 jaar nog steeds hetzelfde.

Kees, er staat toch nergens hoe lang het verlengsnoer is
Ik schreef al eerder:

Daarnaast wordt er in een reactantie geen vermogen opgestookt.

Dat is denk ik correcter dan jouw uitleg dat in een inductie geen vermogen wordt verstookt.
Want een inductie is geen voorwerp. Inductie is het natuurkundig verschijnsel waarbij over een geleider een elektrische spanning wordt opgewekt wanneer de geleider zich bevindt in een veranderend magnetisch veld of wanneer een geleider beweegt in een magnetisch veld. Dat speelt hier niet.

Tja.. en reactantie is het natuurkundig verschijnsel dat over een voorwerp een spanning optreedt als de stroom erdoor verandert, òf dat door een voorwerp een stroom loopt als de spanning erover verandert. Een reactantie is dus eigenlijk ook geen 'ding'.

Er zijn nog wel talen waarin je het verschil beter kunt zien, waaronder Engels en dus ook ouderwets Nederlands: een reactor is een ding dat reactie vertoont (en reactantie bezit); een inductor is een ding dat inductie vertoont (en inductantie bezit) - waarbij het ons dan meestal om de ZELFinductie te doen is: de opgewekte spanning door stroomverandering in de spoel zèlf.

Maar vaak wordt de naam van de eigenschap gebruikt inplaats van de naam van het ding zelf. Meestal hindert dat niet.

On topic: audiofanaten weten natuurlijk alles van luidsprekerkabels en hun zelfinductie. Het schijnt inderdaad om een aantal uH per meter te gaan. Dat is dus de zelfinductie van de transmissielijn gevormd door heen- èn weergaande ader samen; hij is dus niet nul, maar wel heel weinig, en praktisch onafhankelijk van het al of niet oprollen van die transmissielijn.

We spreken pas over een transmissielijn als de lijn veel langer is dan de golflengte van het signaal.

Nee hoor, veel eerder al. Stel je voor dat iedere tranmissielijn langer dan de golflengte moest zijn om zo genoemd te worden!
In het dagelijks spraakgebruik is het wel zo, dat we met 'transmissielijn' vaak iets bedoelen met bekende en redelijk constante lijneigenschappen, zoals L/m en C/m, en dus ook v en Z0. Maar ook dat is eigenlijk niet essentieel.

Op 18 december 2011 20:49:19 schreef Frederick E. Terman:

[...]Nee hoor, veel eerder al. Stel je voor dat iedere tranmissielijn langer dan de golflengte moest zijn om zo genoemd te worden!
In het dagelijks spraakgebruik is het wel zo, dat we met 'transmissielijn' vaak iets bedoelen met bekende en redelijk constante lijneigenschappen, zoals L/m en C/m, en dus ook v en Z0. Maar ook dat is eigenlijk niet essentieel.

Bedacht ik me later ook idd. Op school hanteren we de regel lambda/(2*phi) bij het ene vak(EMC) en bij het andere van weer 1 lambda(transmissietechniek).

Grt,
Chris

Op 18 december 2011 20:49:19 schreef Frederick E. Terman:
Tja.. en reactantie is het natuurkundig verschijnsel dat over een voorwerp een spanning optreedt als de stroom erdoor verandert, òf dat door een voorwerp een stroom loopt als de spanning erover verandert. Een reactantie is dus eigenlijk ook geen 'ding'.

Daar heb je gelijk in, was wat ongelukkig geformuleerd. Het is ook geen ding, het is een eigenschap van een ding, de kabel. Maar wel de eigenschap die dacht ik, beter hier van toepassing was dan inductie. De kabel heeft zelf-inductie en er loopt een veranderende stroom door. Of heb ik dat fout ?

Reactantie is een eigenschap van een reactor. Net als weerstand een eigenschap van een weerstander is. De eigenschap geeft in beide gevallen het verband aan tussen spanning en stroom.

In de jaren '60 was er in Delft een prof die het gebruik van het woord weerstander propageerde, als aanduiding van het ding. Dit om onderscheid te maken met weerstand, de eigenschap van het "ding". Zijn idee is niet algemeen ingevoerd.

Als het een prof was, was het Davidse? Die begon daar in 1965. God, die vent was goed. Hij was buitengewoon exact, maar toch kon je tegelijkertijd het soldeer zowat ruiken als hij sprak.
En anders was het ir. Buijze, daar vind ik het ook wel een uitspraak voor.

Ik moest even in mijn herinnering graven, maar volgens mij heette die prof Verburg of van den Burg of zoiets.
Davidse kan ik me ook nog wel herinneren, maar die was het volgens mij niet.