Наводимый ток в проводнике, Задача вроде из курса физики, но с наскока решить не получилось Опции

[Atridies]

Доброго дня!

Есть задача (точнее метод тестирования на соответствие стандарту): к внешнему проводнику изделия - параллельно укладывается другой проводник, по которому идет ток в 30 А (400 Гц). Расстояние между ними - 5 мм. общая длина: 3 м.
Вопрос 1: надо найти наводимый ток в проводнике.
Вопрос 2: надо решить, чем и как защититься от этой наводки.

Задача вроде простая: ток создает переменное магнитное поле, которое потом - наводит ток. Можно посчитать через Био-Савара-Лапласа, а потом - dФ/dt, но возможно есть более простые зависимости для инженерных расчетов ?

Заранее спасибо.

[Guest_TSerg_*]

эдс = ток * частота * взаимная_индуктивность

[@Ark]

Есть задача (точнее метод тестирования на соответствие стандарту)...

Какому стандарту?! Дайте ссылку!

[NicSm]

Доброго дня!

Есть задача (точнее метод тестирования на соответствие стандарту): к внешнему проводнику изделия - параллельно укладывается другой проводник, по которому идет ток в 30 А (400 Гц). Расстояние между ними - 5 мм. общая длина: 3 м.
Вопрос 1: надо найти наводимый ток в проводнике.
Вопрос 2: надо решить, чем и как защититься от этой наводки.

Задача вроде простая: ток создает переменное магнитное поле, которое потом - наводит ток. Можно посчитать через Био-Савара-Лапласа, а потом - dФ/dt, но возможно есть более простые зависимости для инженерных расчетов ?

Заранее спасибо.

1. Я думаю интересует не наводимый ток а ЭДС. Проще провести эксперимент и измерить наведенное напряжение на параллельном проводнике. Это напряжение будет зависеть от величины напряжения, тока и формы тока в излучающем проводе.
2. Защищаться:
а. отдельные экраны на первый и второй проводник.
б. увеличить расстояние м/д проводниками.
в. возможно установить первый проводник в магнитопроводящем коробе. Снизит электромагнитное излучение.

[Atridies]

эдс = ток * частота * взаимная_индуктивность

Гениально, только как посчитать взаимную индуктивность?

Стандарт KT-160D, раздел 19. http://www.rfimmunity.com/_Uploads/dbsAtta...TCA_Russian.pdf

Защита имеется ввиду - внутри изделия. Т.е. защищать сам провод - не надо - это условие испытания. А вот защитить входные цепи изделия - надо: супрессором, варистором, предохранителем, разрядником или еще чем-то. А на какое напряжение, какую мощность надо брать ? Непонятно...

[Resolute]

Зачем надо найти наводимый ток в проводнике?

См.
19.1 Общие требования, цель испытаний
Оборудование должно выполнять свои функции в соответствии с применяемой НТД в условиях воздействия помех индукции на провода линий связи и корпуса оборудования с
уровнями и частотами, заданными в соответствии с его категорией.

Оборудование или выполняет свои функции или нет.
Если при испытании не выполняет свои функции, тогда и думать надо.

[_4afc_]

Вопрос 2: надо решить, чем и как защититься от этой наводки.

Вероятно, если ваш провод будет витой парой с диференциальным входом - жизнь станет легче, особонно если через трансформатор.

[Atridies]

Зачем надо найти наводимый ток в проводнике?

См.
19.1 Общие требования, цель испытаний
Оборудование должно выполнять свои функции в соответствии с применяемой НТД в условиях воздействия помех индукции на провода линий связи и корпуса оборудования с
уровнями и частотами, заданными в соответствии с его категорией.

Оборудование или выполняет свои функции или нет.
Если при испытании не выполняет свои функции, тогда и думать надо.

Есть опасность, что входные цепи - сгорят. Узнать, что защиты недостаточно в процессе испытаний - в корне неверно. Поэтому я и хочу посчитать.

Дифф.пары - тоже не выход, т.к. все выходные цепи строго указаны в ТЗ.

[Егоров]

Дифф.пары - тоже не выход, т.к. все выходные цепи строго указаны в ТЗ.

В таких случаях сигнальные провода прокладывают витой парой. В особо тяжелых случаях - еще и экран.
А автору ТЗ строго указывают на необходимость срочно ТЗ переделать.

[Guest_TSerg_*]

Гениально, только как посчитать взаимную индуктивность?

Вас математике и физике не обучали? Жаль (не мне, а вашим работодателям).

[Resolute]

Есть опасность, что входные цепи - сгорят. Узнать, что защиты недостаточно в процессе испытаний - в корне неверно. Поэтому я и хочу посчитать.

Если есть опасения, что входные цепи - сгорят, то увеличивайте ток плавно от 0 до 30 А или до момента наступления отказа.
А проводить испытания, если знаешь что защиты достаточно - не имеет смысла!

[Atridies]

Вас математике и физике не обучали? Жаль (не мне, а вашим работодателям).

Обучите Вы.
Расскажите - как посчитать взаимную индуктивность двух прямых проводов? Буду благодарен за науку.

Если есть опасения, что входные цепи - сгорят, то увеличивайте ток плавно от 0 до 30 А или до момента наступления отказа.
А проводить испытания, если знаешь что защиты достаточно - не имеет смысла!

Нет желания испытывать это на практике. Есть желание посчитать это теоретически. Как - не знаю. Может Вы подскажете?

[agregat]

Обучите Вы.
Расскажите - как посчитать взаимную индуктивность двух прямых проводов? Буду благодарен за науку.


Нет желания испытывать это на практике. Есть желание посчитать это теоретически. Как - не знаю. Может Вы подскажете?

Теоретически можно найти в гугле "расчет взаимной индуктивности проводников".
Практически можно взять СВЧ софт, загнать туда топологию и проводник в 3D, и посчитать параметр S21, где S1 это порт куда стреляет помеха, в S2 это порт, где располагается входная цепь. Вытаскиваете результат в s2p файл.
Далее все это в spice симулятор, например в LTSpice. Затем навешиваете на порт S2 емкости и сопротивления соответствующие входным цепям подключенных микросхем и рассыпухи. А к порту S1 подключаете источник ESD импульса. И смотрите что получите на порту S2.
После чего добавляете в схему spice модель TVS из тех что доступны в LTSpice и добиваетесь результата чтоб на порту S2 превышение было в пределах абсолютного рейтинга входных цепей. А затем подбираете по параметрам доступный TVS из тех что понравится.
Я бы делал так.

[_4afc_]

Расскажите - как посчитать взаимную индуктивность двух прямых проводов?

Боюсь расчет разойдется с практикой. Померьте индуктивность на стенде на котором будет проводится испытание.
Или там провода не жестко закреплены?

[Atridies]

Боюсь расчет разойдется с практикой. Померьте индуктивность на стенде на котором будет проводится испытание.
Или там провода не жестко закреплены?

Стенд - это не домашняя поделка, это сертифицированное изделие в сертифицированной лаборатории. Естественно, чтобы туда зайти и поработать - надо договориться и заплатить денюжку. Это обязательо будет, но на этапе квалификационных испытаний. И будет очень плохо, если моё изделие - откажет на этих испытаниях.

Есть вариант - это сделать самостоятельно, но уж большо хочется посчитать.

Товарищ TSerg уверяет, что всё это элементарно. Надеюсь он все-таки подскажет методику...

[AndreyVN]

Доброго дня!
Есть задача (точнее метод тестирования на соответствие стандарту): к внешнему проводнику изделия - параллельно укладывается другой проводник, по которому идет ток в 30 А (400 Гц). Расстояние между ними - 5 мм. общая длина: 3 м.
Вопрос 1: надо найти наводимый ток в проводнике.

Инженерная формула есть здесь [Харлов Н.Н. Электромагнитная совместимость в энергетике.- Томск: Изд-во ТПУ, 2007]

В формулу входит параметр "площадь контура" на который действует наводка. Мне нужно было оценить наводку на кабель КВВГЭ
который лежит на территории трансформаторной подстанции 220 кВ. Контакты с заводами, производящими кабель ничего не дали,
пришлось брать этот параметр "из головы". В целом, прокатило.

[Guest_TSerg_*]

Товарищ TSerg уверяет, что всё это элементарно. Надеюсь он все-таки подскажет методику...

Вы, таки книжки и не научились читать? Заметим - на элементарном инженерном и русском.
"Калантаров, Цейтлин. Расчет индуктивностей" Питер, Энергоатомиздат, 1986 г., 500 стр.
Читайте.

[Aner]

Возможно изначально поставлен некорректно вопрос ТС. Поскольку ток может возникнуть только в замкнутой цепи, в проводнике без нагрузки врядли. Поэтому нужно рассмореть саму цепь, какова нагрузка этого проводника. Да и что мучатся, если нужен инженерный расчет близкий к реальности, берите почти любой кад с элм симуляцией, MWO, HFSS, CST ... и получите результат.

[Guest_TSerg_*]

Поскольку ток может возникнуть только в замкнутой цепи, в проводнике без нагрузки врядли.

В проводнике без нагрузки возникает эдс и это тоже элементарно считается, с учетом знания курса физики за первый год учебы в институте. А, сейчас - может на последнем году школы. Всего-то, делов - книжку открыть.

[Atridies]

Вы, таки книжки и не научились читать? Заметим - на элементарном инженерном и русском.
"Калантаров, Цейтлин. Расчет индуктивностей" Питер, Энергоатомиздат, 1986 г., 500 стр.
Читайте.

Собственно, это я уже нашел и именно в этой книжке. Только я не помню из курса физики и математики в университете, чтобы мы подобное рассчитывали. Для контуров - да, но не для прямых проводов. Поэтому Ваш гонор

Вас математике и физике не обучали? Жаль (не мне, а вашим работодателям).

тут неуместен.

И если Вы хорошо читали первый топик (в чем я совсем не уверен) - я преложил вариант расчета. Просто предположил, что должен быть более простой вариант, чем расчет двух интегралов. И он действительно есть.


Всем откликнувшимся - спасибо.

[agregat]

Ну чо, добавим огоньку в тему...

В проводнике без нагрузки возникает эдс и это тоже элементарно считается, с учетом знания курса физики за первый год учебы в институте. А, сейчас - может на последнем году школы. Всего-то, делов - книжку открыть.

А Вы покажите, как это просто считается, а мы потом в кадах проверим, насколько близки к истине оказались Ваши расчеты.
Если окажетесь правы, значит гонор Ваш хоть и неуместен но придется проглотить, а если неправы, завернем Вам все в бумажку и отправим обратно.
Ждемс.

ТС, приложите скриншот трассировки входных цепей и рисунок взаимного расположения проводов в 3D ну хотя бы примерно.

[Guest_TSerg_*]

Ну чо, добавим огоньку в тему...

Ага, подкинем дровишки в топку..

Физик Аснин Исаак Маркович (1902-1942), (погиб в Питере в блокаду).
"Расчеты электромагнитных полей", Л., изд. ВЭТА, 1939 г.

Сочнев Алексей Яковлевич.
ЛИТМО, Радиотехнический факультет, зав. кафедры ТОЭ.
"Расчет напряженности поля прямым методом", Л., Энергоатомиздат, 1986.

Упомянутые мной выше Калантаров и Цейтлин.

Инженерный расчет эдс, наводимой проводом с током в другом проводе в плоскопараллельной системе проводов, каждый длиной L на расстоянии d друг от друга.
e [В] = I [A] * f [Гц] * M [Гн];
M [Гн] = (мю [Гн/м] * L [м])/(2*Pi) * ( ln (2 * L [м] / d [м]) - 1 ).
или
M = 2*10^-7 * L * ( Ln (2*L/d) - 1).

Для условий ТС получаем взаимоиндуктивность 3.65 мкГн и эдс 44 мВ.

КАД-ы, панимаешь, нужны.

[Aner]

Странно конечно, когда отвечают не на поставленые вопросы:
Вопрос 1: надо найти наводимый ток в проводнике. ( эдс, разность потенциалов, вроде как не спросили ...)
Вопрос 2: надо решить, чем и как защититься от этой наводки. ( так чем защищаться? ...)
... Ну и электродинамику, скин эффект (пусть и не большой) мы тут не учитываем, почему?

[Guest_TSerg_*]

Странно конечно, когда отвечают не на поставленые вопросы:

Потому, что наводится не ток, а вокруг проводника с током возникает некоторое распределение поля, которое наводит эдс в сигнальном проводнике, а вот если он замкнут ( а никто и не сказал, что он замкнут) - вот тогда и возникает ток в сигналке.

В общем и целом, конечно же, такие задачи надо решать в соответствующих CAD, но для прикидки и простые методы подойдут.

В примере ТС наводится эдс 44 мВ. Если, к примеру, сигнальный провод передает цифровые сигналы - эта величина ни о чем, если аналоговые милливольтовые, то да - надо заниматься проблемой ЭМС.

Как защищаться - опять же много вполне достойных книг, которые нужно почитать и принять рекомендации к действию.
Для начала, хотя бы взглянуть на схемы экранирования и иметь эту картинку на рабочем столе:


Один из примеров расчета ЭМС и защиты сигналки:
https://www.youtube.com/watch?v=Rf1LSNRXwr0

P.S.
Ну какой еще скин-эффект на частоте 400 Гц? На ней в меди толщина скин-слоя 8 мм, в реальности значимый ток будет идти на глубинах (3..4) * 8.