Высокочастотный нагрев медных проводов в шинопроводе (скин-эффект), Это вообще достойная реализации идея ? Опции

[san822]

Постановка задачи - греть медные шины в шинопроводе в зимнее время, чтобы исключить образование наледи. В настоящее время эта задача обычно решается прокладкой греющего провода в корпусе шинопровода, что не всегда удобно при монтаже. Теоретически, можно греть непосредственно сами токопроводящие шины, на что даже должно уходить меньше мощности. Но медь настолько хороший проводник, что для достижения нужного тепловыделения(5-10 Вт на метр) требуется очень тонкий проводящий скин-слой и соответственно очень высокая частота, что ставит реализацию идеи под сомнение уже на старте.

Предполагаемые проблемы:

1) Низкий КПД ВЧ-генератора, высокие динамические потери;
2) Проблема с электромагнитной совместимостью - вероятно генератор с частотой около мегагерца в несколько кВт, гоняющий токи в проводах длиной в сотню-другую метров, будет сильно фонить. Даже если сеть можно оградить поставив фильтр, то проблема может быть "по воздуху", такие длинные провода могут играть роль антенн.

Хотелось бы узнать, есть ли на форуме люди, совершавшие попытки реализовать нечто подобное ?

[SNGNL]

Существуют радиопоглощающие покрытия в виде красок и готовых изделий. Есть также магниты в виде лент и т. д. Все это одного поля ягода- магнитный порошок со связующим.
Если нанести такое покрытие на нерабочие поверхности шин и в коробе проложить обмотки, Ваша идея имеет право на жизнь.

Вот если у вас есть уже готовый и недорогой источинк вч токов

Мы ими просто окружены (электронные трансформаторы и т.д.). Остается переделать под собственные нужды. IMHO в мегагерцы лезть не стоит.

[SergCh]

Теоретически тоже вариант. Есть идея как сделать очень малогабаритную, но мощную реактивную нагрузку ?

Там ещё и по габаритам ограничения..... ну и задачка у вас. Всё зависит от сечения проводов которые нужно греть. В индуктивности будут потери в магнитопроводе, конденсаторы значит, но это пока мои фантазии.

[тау]

Индуктивность самих шин не очень большая - это просто прямые куски провода по сути.

это Вы зря. если 2 провода длиной 1 км на расстоянии друг от друга 2см , то у этой конструкции индуктивность 2 миллигенри, и для создания тока 10А на частоте к примеру 100 кГц (чтоб скин эффект как-то проявился) потребуется к этому контуру подвести 12 киловольт от ВЧ генератора. Изоляция ваша выдержит ???
на более высоких частотах индуктивность уже не играет роли , а только характеристическое сопротивление линии , оно у вас порядка 200 Ом . Итого, для того чтобы запустить ток 10 А все равно надо 2 киловольта, но это уже выше 100 кГц. Неслабый передатчик получится.

Имхо затея ТС со скином нереализуема. Надо греть стальными проводниками - соседями. Кстати , на морозе не обязательно нагревать выше 0 градусов цельсия, достаточно на несколько градусов выше окружающей среды - провод будет уже "сохнуть"

Сообщение отредактировал тау - Nov 2 2011, 10:27

[san822]

Там ещё и по габаритам ограничения..... ну и задачка у вас. Всё зависит от сечения проводов которые нужно греть. В индуктивности будут потери в магнитопроводе, конденсаторы значит, но это пока мои фантазии.

Это не задачка, которую обязательно надо решить.
Это скорее обсуждение различных альтернатив тому решению, что уже используется.

[AlexeyW]

на более высоких частотах индуктивность уже не играет роли , а только характеристическое сопротивление линии , оно у вас порядка 200 Ом . Итого, для того чтобы запустить ток 10 А все равно надо 2 киловольта, но это уже выше 100 кГц. Неслабый передатчик получится.

В принципе, можно использовать последовательный резонанс этих 2мГн, приделав в концах соответствующие емкости. Передатчик - да, но, как я понял, две линии идут рядом на довольно малом расстоянии (много меньше длины волны). Если колебания в них противофазны - будет ослабление излучения на пару порядков.

[zzzzzzzz]

Кольцо (феррит?), замыкаемое\размыкаемое от датчика температуры\льда. Когда меньше нескольких градусов и лед\снег, кольцо вокруг провода замыкается микро-соленоидом (внутри герметичной микро-камеры, дабы там никогда не было льда), и переменка наводочная его разогревает. Расстояние между кольцами подбирается для оптимума.
Стоимость при серийном д.б. копейки, дешевле разогревающего провода.
А может, даже соленоид не нужен, а просто коммутируемый КЗ-виток на кольце.

[Microwatt]

Пошли прожекты, достойные скифа, мембраны и шнобелевской премии.
Все это, конечно, любопытно, но практическая ценность - как от экологически чистых самоваров на батарейках.
Проложить, как и предложено изготовителем этих токоподводов, 4-6мм стальную проволоку стоимостью в копейки по сравнению со средневолновой широковещательной радиостанцией и хлопотами по вредным побочным эффектам.
Почему не годится?

[san822]

Кольцо (феррит?), замыкаемое\размыкаемое от датчика температуры\льда. Когда меньше нескольких градусов и лед\снег, кольцо вокруг провода замыкается микро-соленоидом (внутри герметичной микро-камеры, дабы там никогда не было льда), и переменка наводочная его разогревает. Расстояние между кольцами подбирается для оптимума.
Стоимость при серийном д.б. копейки, дешевле разогревающего провода.
А может, даже соленоид не нужен, а просто коммутируемый КЗ-виток на кольце.

Не совсем понял эту идею. Можно подробнее ?

[Herz]

Это не задачка, которую обязательно надо решить.
Это скорее обсуждение различных альтернатив тому решению, что уже используется.

Вот и я читаю-читаю... и удивляюсь. А для чего всё это? Проще, дешевле и надёжнее, чем есть - уже некуда. К чему эти изыскания альтернатив? Что-то не устраивает? Или просто так, мозг [ххххххх] потренировать?

[san822]

Вот и я читаю-читаю... и удивляюсь. А для чего всё это? Проще, дешевле и надёжнее, чем есть - уже некуда. К чему эти изыскания альтернатив? Что-то не устраивает? Или просто так, мозг [ххххххх] потренировать?

Все устраивает, за исключением необходимости прокладывать греющий провод.

[san822]

Элементная база развивается быстро, некоторые вещи, которые раньше казались нереальными или очень дорогими, сегодня общедоступны. Поэтому время от времени, есть смысл задумываться даже над фантастическими задачами.

[AlexeyW]

Вот и я читаю-читаю... и удивляюсь. А для чего всё это? Проще, дешевле и надёжнее, чем есть - уже некуда. К чему эти изыскания альтернатив? Что-то не устраивает? Или просто так, мозг [ххххххх] потренировать?

Вообще стоит признать, что огромное количество велдиколепных идей родились именно так - там, где вроде ловить нечего. Ну, пусть это будет просто интересным теоретическим вопросом, типа из ТРИЗ.

[Aner]

Скин эффект тут не причем. Делайте шины в виде трубки. Внутри трубки гоняйте незамерзающее масло, прокачиваемое компрессором и подогреваемое, контролируемое датчиками. Развязку сделать, думаю не проблема.

[Microwatt]

Скин эффект тут не причем. Делайте шины в виде трубки. Внутри трубки гоняйте незамерзающее масло,

О! Вот это уже свежеинженерная мысль! Хотя, труба не дешевле стальной проволоки, но метод сам вполне.
Только спирт не вздумайте. Тепло переносит, не вязок, не замерзает, но утечки - катастрофические!

[zzzzzzzz]

Пошли прожекты, достойные скифа, мембраны и шнобелевской премии.

Да, давайте помолчим. Или, на крайняк, погнусим. Будем выглядеть солиднее!

Проложить, как и предложено изготовителем этих токоподводов, 4-6мм стальную проволоку стоимостью в копейки ...

Копейки? 6 мм нержавейка? Да еще протянуть её параллельно на ЛЭП бесплатно? Круто...

Не совсем понял эту идею. Можно подробнее ?

Кольцо, состоящее из двух половинок, одетое на силовой провод. Это 1 виток первой обмотки трансформатора. Вторая обмотка коммутируемая на низкоимпедансную нагрузку от датчиков обледенения и температуры. Хотя, разработка такого нагревателя потребует полноценного ОКР, в том числе, и по конструкции кольца и его материала. Если, конечно, стремиться достичь хороших эксплуатационных характеристик. Прежде всего, минимизировать потери в линии при выключенном нагревателе.
Да, собственное питание устройства логично организовать от контура, собирающего наводки от переменки. Благо, поля вокруг будут не слабые, а потребление можно достичь микроамперное (или даже наноамперное). То есть, площадь такого контура нужна небольшая, и, скорее всего, он исполним на печатной плате устройства. Но, возможно питание и от еще одной обмотки того же транса.
Размеры устройства видятся в половинку спичечного коробка. А стоимость (при серийном производстве в Китае, само собой) - центов 10, наверное. Под большую серию можно и ASIC замутить, и печатная плата даже, возможно, не потребуется.