Skin efekt

[kyocera]

Zdravím,
Pro kybos, Vaši odpověd přepošlu doktorandovi, ale neuvedl jste odkaz na Vámi citovanou práci z
Roku 2012. Proto jsem hledal a našel tuto práci Ing.Petra Kosiny a příslušného
Supervizora doc.Ing. Jiří Šandera Ph.D. z roku 2012
Ale pokud cituje kybos opravdu z této práce, odkaz uvádím zde
https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace ... e_id=58970
Tak v této práci NENÍ žádný takový barevný obrázek s rozložením proudové hustoty pásku
jak kybos uvádí.
Ani uvedenou citaci kybose jsem v této práci nenašel. / Ale mýlit se je lidské, třeba
Se jedná o jinou práci jak popisuje kybos a já uvádím odkaz/
Naopak v této práci je zmíněná technologie planárních cívek LTCC .V této práci , kde
Jsem uvedl výše odkaz , se u obrázku č.19 popisuje ztrátový výkon u cívek z mat.
Au, Cu, Ag. Všimnul jsem si, že se ztrátový výkon cívek vlivem skin efektu od kmitočtu
20kHz až do 2MHz pro uvedené mat. téměř nemění.
V obrázku č. 20 můžeme vidět, že proksimity efekt jde proti skin efektu a ztrátový výkon
Na cívkách z mat. Au, Ag i Cu vytrvale klesá od kmitočtu 20kHz až 2MHz.
Od kmitočtu 2MHz až 20MHz už je ztrátový výkon pro tři uvedené mat,
Při proksimity efektu je už velmi malý. Tolik k obrázku č.19 a č.20.
Ale pokud se bavíme o měničích stovky W až několik kW, tak uvedený příklad
Z této práce 2012 na kterou poukazuje kybos se týká vývoji keramických pouzder pro
Polovodiče popis přípravku pro terahercový modulátor, vývoj elektrodových systémů a ověření planární cívky technologií LTCC. Přičemž jako výkonová zátěž této planární
Cívky slouží 2 LED diody.
Když se podíváte na obrázek č.16 planární cívky LCTT o které je v této práci řeč, vidíte, že
Taková cívka je pro měniče stovky W až několik kW nepoužitelná a v této disertační
Práci je výkonová zátěž v podobě 2 LED diod a měniče stovky W až několik kW mají jinou technologii.
Já osobně se také dívám na praktické používané měniče a vzpomínám si jak
Jsem v loňském roce držel v rukou měnič 4kW typu HF ze svářečky kde
bylo trafo na feritu Primár i sek navinuty měděnou folií tl 0,22mm a 0,3mm .
Přičemž vinutí prim i sek Bylo rozložené a proložené vzájemně.
Ale tedy postupně, odkud pochází , tedy jaký je kybosi Váš odkaz na
barevný obrázek s rozložením proudové hustoty pásku a Vaše citace ?

[youda]

Ahoj Kybosi,

prosím tě, je opravdu nutné se tak moc opírat do člověka, který byl požádán o radu a nezištně se s námi podělil o svůj názor? Ano, průřez a průměr jsou dvě rozdílné veličiny, ale snad všichni chápeme, co bylo danou větou myšleno. Vždyť i tady na fóru se často zaměňují kW a kWh, a někteří zdejší experti bez uzardění použijí rezistor 5k6 místo 4k7 a pak se diví, proč to zapojení není spolehlivé. A kopanec do zadele ani tahání kanálama jsem zde v obou uvedených případech zatím moc nezaznamenal.

Taky bych rád žil v ideálním světě, ale i já dělám chyby, pletu se a učím nové věci každý den. Pokud někdo dělá mistra světa, píše tuny vykřičníků, kope kolem sebe a nechce slyšet názor ostatních, pak je na místě ho pokárat a v takovém případě s tebou jistě souhlasím.

Co se týče skin a proximity efektu, musíme uznat, že oba jevy existují a mají výrazný vliv na konstrukci elektroniky. Konkrétní otázkou pak je, jak velký je vliv těchto efektů v případě frenkvencí a rozměrů drátků, lanek a pásků, o kterých se tu bavíme. Jak jsem koukal do tebou zmíněné práce, celá se točila okolo vlivu těchto efektů na konstrukci planárních transformátorů vyráběných vypálením tenké vrstvy kovové pasty na keramické podložce. Jelikož to sám nedokážu posoudit, rád bych se zeptal: lze zjištěné skutečnosti aplikovat i na naši konkrétní situaci, nebo bude jejich vliv jen marginální?

Děkuji,
Youda

[youda]

Ahoj Kyocero,

dokument který zmiňoval Kybos je tento, obrázek je na straně 75.
https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace ... e_id=58987

Jedná se o stejný dokument, který jsi našel ty (https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace ... e_id=58970), jen asi vypracovanější verzi, vzhledem k rozdílu v počtu stran.

[kyocera]

Zdravím
Youda,
děkuji za uvedení odkazu. Můj vyhledávač mně nabízel jen práci s menším počtem stran.
Nicméně. Pořád platí, že popisovaná planární cívka z obr.č.16 s výkon. zátěží 2 LED není
výstižný příklad. Měniče stovky W až kW co používáme mají obvyklé kmitočty jen do 100kHz
při provedení HF a jednoduché , levné řízení pro tvrdé spínání. A jak jsem uvedl, setkal
jsem se několikrát s měniči, kde místo licny je Cu folie. V případě svářecího trafa měla Cu
folie šířku 100mm. Nepředpokládám, že výrobce je hloupý , spíše si spočítal, že pro
použitý kmitočet takové řešení vyhovuje.

[kybos]

Zdravím,
Pro kybos, Vaši odpověd přepošlu doktorandovi, ale neuvedl jste odkaz na Vámi citovanou práci z
Roku 2012. Proto jsem hledal a našel tuto práci Ing.Petra Kosiny a příslušného
Supervizora doc.Ing. Jiří Šandera Ph.D. z roku 2012
Ale pokud cituje kybos opravdu z této práce, odkaz uvádím zde
https://www.vutbr.cz/www_base/zav_prace ... e_id=58970
Tak v této práci NENÍ žádný takový barevný obrázek s rozložením proudové hustoty pásku
jak kybos uvádí.
Ani uvedenou citaci kybose jsem v této práci nenašel.

Youda byl rychlejší, jedná se skutečně o obrázek na straně 75 práce https://www.google.com/url?sa=t&rct=j&q ... QK64drZXqP
Omlouvám se, že jsem neuvedl ihned přesně zdroj informací.

[kybos]

Ahoj Kybosi,

prosím tě, je opravdu nutné se tak moc opírat do člověka, který byl požádán o radu a nezištně se s námi podělil o svůj názor? Ano, průřez a průměr jsou dvě rozdílné veličiny, ale snad všichni chápeme, co bylo danou větou myšleno. Vždyť i tady na fóru se často zaměňují kW a kWh, a někteří zdejší experti bez uzardění použijí rezistor 5k6 místo 4k7 a pak se diví, proč to zapojení není spolehlivé. A kopanec do zadele ani tahání kanálama jsem zde v obou uvedených případech zatím moc nezaznamenal.

Ahoj Youdo,
nechci se zde do nikoho opírat ani jej "vláčet kanálama". Upřímně se přiznám, že nemám tak hluboké znalosti, abych si byl schopen rozložení proudové hustoty v páskovém vodiči odvodit pro danou frekvenci a materiál samostatně. Skláním se před těmi, co to zvládnou. Pokud zde ale existují dva protichůdné názory, kdy jeden tvrdí, že "Hloubka vniku, plynoucí ze skin efektu, se projevuje po celém povrchu vodiče, tedy i po delších stranách pásového vodiče." a druhý tvrdí že "největší proudová hustota ve vodivém pásku je na krajích a klesá směrem ke středu", tak pokud hledám pravdu a se chci s některým z těchto názorů ztotožnit, musím si vybrat jen jeden z nich a to pokud možno ten správný. Pokud nezvládnu odvození sám, snažím se hodnotit hodnověrnost reprezentantů těchto antagonistických tezí a nezbývá mi tedy, než hodnotit další jejich výroky, jejichž správnost jsem schopen ověřit. Ne že by tyto další výroky byly v příčinné souvislosti s hodnocenou tezí ale minimálně na principu pravděpodobnosti se dostanu blíže ke správné odpovědi, když vyřadím ty mluvčí, kteří chybují i v jednodušších otázkách. Máš -li nějakou účinnější, snadnější a rychlejší metodiku, jak se dobrat k pravdě, tak ji tady, prosím, aplikuj. Nejde mi o nic jiného než abych zjistil, jak to doopravdy je a sebekriticky musím přiznat, že jsem příliš líný na to, abych danou problematiku nastudoval do té míry, abych byl schopen rozložení proudové hustoty v pásku samostatně vypočítat.
Co se týče častého výskytu chybného užívání jednotek zde na fóru, tak si myslím, že tomu může pomoci osvěta a vlastní příklad. Ne všichni členové fóra absolvovali elektrotechnické vzdělání, někteří dokonce problematiku chápou ale správné označování jednotek ignorují. Já za sebe se alespoň snažím běžné konvence dodržovat i když nemohu vyloučit, že mi to někdy ujelo a vzhledem k pravidlům, které zde zavedl Admin (nemožnost opravy po půl hodině), to již nelze napravit.

[kybos]

Co se týče skin a proximity efektu, musíme uznat, že oba jevy existují a mají výrazný vliv na konstrukci elektroniky. Konkrétní otázkou pak je, jak velký je vliv těchto efektů v případě frenkvencí a rozměrů drátků, lanek a pásků, o kterých se tu bavíme. Jak jsem koukal do tebou zmíněné práce, celá se točila okolo vlivu těchto efektů na konstrukci planárních transformátorů vyráběných vypálením tenké vrstvy kovové pasty na keramické podložce. Jelikož to sám nedokážu posoudit, rád bych se zeptal: lze zjištěné skutečnosti aplikovat i na naši konkrétní situaci, nebo bude jejich vliv jen marginální?

Děkuji,
Youda

Co se týče proximity efektu, našel jsem ve studijních materiálech možnosti jeho omezení formou prokládání vrstev primáru a sekundáru u planárních cívek. Nevýhodou tohoto postupu je zvýšení parazitní kapacity mezi primárem a sekundárem a větší riziko průrazu, případně vyšší nároky na izolaci vodičů. Výhodou je naopak těsnější magnetická vazba a menší rozptylové pole.
Co se týče skin efektu, je nutno nejdříve zjistit kde je pravda a jakým způsobem se u pásku uplatňuje. Se zjištěním těchto skutečností se možná také dobereme k nějakým matematickým vztahům, na základě kterých bude možno kvalifikovaně rozhodnout zda pro danou konkrétní frekvenci, daný rozměr pásku, počet závitů a materiál má smysl se daným problémem zabývat, nebo zda jde jen o okrajovou záležitost.

[youda]

Jo to beru, máš pravdu - zdroje informací je třeba ověřit. Víš, zrovna tebe mám podvědomě zařazeného do skupiny expertů a tak mne zarazilo, když jsi začal kádrovat chudáka doktoranda. Kdyby to napsal někdo jiný než ty, asi bych si toho ani nevšimnul

Nějaká hloubka vniku (a proudová hustota) evidentně bude i na těch širších stranách pásového vodiče, ikdyž nepoměrně menší. Ono i na tom obrázku jsou kromě barev ještě také elipsy, které tam asi nebudou namalované jen tak. Proč tedy není barevný přechod znázorňující proudovou hustotu rovnou vyobrazen ve tvaru elipsy? Odpověď je jednoduchá - lineární barevný přechod se na PC udělá velmi snadno, elipsovitý mnohem obtížněji

[kybos]

... V případě svářecího trafa měla Cu
folie šířku 100mm. Nepředpokládám, že výrobce je hloupý , spíše si spočítal, že pro
použitý kmitočet takové řešení vyhovuje.

Nemyslím si, že výrobce musí být nutně hloupý, pouze hodnotí situaci podle jiných kritérií.
Setkal jsem se se střídačem, ve kterém pouhým doplněním tlumivky klesla klidová spotřeba na čtvrtinu. A nemyslím si , že je výrobce hloupý. Naopak je velmi chytrý: Tlumivka se musí zakalkulovat do nákladů a sníží tím zisk výrobce. Klidovou spotřebu zaplatí uživatel a zisk výrobce zůstane bez aplikace tlumivky zachován. Ekonomicky správné a z pohledu výrobce chytré rozhodnutí.
Z pohledu zákazníka už to ale vypadá jinak. Se svářečkou to mohlo být podobně. Co se jeví dobře z pohledu výrobce nemusí se jevit správné z pohledu zákazníka.

[kybos]

Proč tedy není barevný přechod znázorňující proudovou hustotu rovnou vyobrazen ve tvaru elipsy? Odpověď je jednoduchá - lineární barevný přechod se na PC udělá velmi snadno, elipsovitý mnohem obtížněji

Tohle zjednodušení prezentace výsledků mi také neuniklo, ale nemění to nic na podstatě problému, slovní komentář nad obrázkem zaujímá jednoznačné stanovisko. Myslím si, že problém bude gradovat se změnou poměru stran obdélníkového průřezu a bude tedy výraznější u tenčích pásků, což je náš případ.

[kodl69]

a tady něco, kde TI doporučuje přesně pro můj případ (akorát naopak primár a sekundár) páskový vinutí, s tloušťkou podobnou dvojnásobku hloubky vniku: https://www.ti.com/lit/ml/slup127/slup127.pdf na straně 14 vpravo. Sice je to z roku 2001, ale fyzika se od té doby nezměnila, nebo jo?

[pezizka]

ale fyzika se od té doby nezměnila, nebo jo?

V tomto směru asi ne, ale dokáže mi prosím někdo "normálně" vysvětlit základy kvantové fyziky? Vše je jinak, ale pořád je to ta samá fyzika Sorry, nechápem Jeden foton na dvou místech

[kybos]

a tady něco, kde TI doporučuje přesně pro můj případ (akorát naopak primár a sekundár) páskový vinutí, s tloušťkou podobnou dvojnásobku hloubky vniku: https://www.ti.com/lit/ml/slup127/slup127.pdf na straně 14 vpravo.

Na téže stránce ale také uvádějí, že navýšení dynamického odporu vlivem skin efektu je pro daný konkrétní případ vinutí o 60%. To už se mi jeví jako masivní příspěvek navýšení odporu. Teď jde o to, jak by to dopadlo s VF lankem a zda by se to vůbec dalo při tak nízkém počtu závitů efektivně VF lankem konstrukčně řešit. Důvod proč zvolili konstruktéři TI pásek i přes 60% navýšení vnitřního odporu skin efektem může spočívat třeba ve zlepšeném plnění okénka mědí, případně to mohou být důvody jednodušší montáže a výroby cívky vinuté páskem oproti VF lanku. A to zcela přehlížím fakt, že hloubku vniku považují v kuchařce za konstantu, která se po obvodu průřezu pásku nemění. O tom bych si dovolil minimálně pochybovat. Možná je to jen nějaké empirické zjednodušení, které je někde jinde v textu zdůvodněno. Nečetl jsem tu kuchařku celou.

[kodl69]

Já taky ne, ale tohle mě celkem praštilo do očí. Nakonec jsem vybral na ferity.cz nějaký přijaktelný EF25 jádra s mezerou, tak zkusím udělat pokus, jestli při výkonu okolo 20w dokážu rozeznat rozdíl, buď termokamerou nebo měřením napětí a proudu... Jsem si spočítal, že pro 120kHz( doporučenej kmitočet pro materiál jádra) vychází 9z primár, cca 10x10mm obvod a když těch drátků dám 16, tak to je skoro 6m drátu. V každým případě to hodlám dořešit experimentálně a vybrat nějakej kompomis mezi ztrátama a cenou trafa. Ale je fakt, že moderní zdroje s velkejma proudama mají sekundár dycky ze zámotku, fólii jsem naposled viděl u nějaké svářečky...

[kybos]

Tipnul bych si, že konstruktér z TI se při výběru provedení výše zmíněného vinutí nechal inspirovat přílohou 1 tohoto dokumentu https://pdfs.semanticscholar.org/8655/8 ... 1531977460 kde je provedeno srovnání pásku a licny a pro tři závity v příkladu to vyhrává pásek z důvodu lepšího čilitele plnění mědí. Snížení činitele plnění mědí u licny v tomto dokumentu má podle autora pro daný konkrétní příklad větší vliv než skin efekt. Při sníženém činiteli plnění mědí roste pro dané okénko statický odpor vinutí a tím i dynamický odpor, který počítá s vlivem skin efektu. Proto asi konstruktér zvolil pásek. Při jiném počtu závitů může být ale situace dramaticky odlišná, jak je patrné z grafu na obrázku 15 na straně R2-9 odkazovaného dokumentu.
Z uvedeného dokumentu je také zřejmé, že není možno udělat obecný závěr, zda je vhodnější použít licnu nebo pásek a je nutno vždy posoudit konkrétní podmínky aplikace s ohledem na frekvenci, počet závitů, prostorové možnosti aplikace a spoustu dalších vlivů které konkrétní řešení ovlivňují.

[tomas]

Tady píšou že páskový vodič má menší impulzní odpor než kruhový PNE 33 0000 8 odstavec 4 na straně 17
https://www.csres.cz/Upload/PNE_33_0000_81.pdf
"Pro připojování jsou páskové vodiče vhodnější než s kruhovým průřezem, protože při stejném průřezu mají páskové vodiče menší indukčnost a impulsní úbytky přepětí na nich jsou menší."

Je tam uvedeno při stejném průřezu, takže když je možné mít kruhový vodič většího průřezu než páskový, tak to potom nemusí samozřejmě platit.

[kybos]

V uvedené normě se jedná o indukčnost vodiče, nikoliv o skin efekt. Pokud budu vyrábět tlumivku, budu se naopak snažit, aby její indukčnost při daném množství mědi byla co největší. Platí-li, že indukčnost páskového vodiče je menší než kruhového o stejném průřezu, pak je použití páskového vodiče pro výrobu tlumivky místo kruhového z tohoto pohledu kontraproduktivní.

[kodl69]

PNE xxxxxx je norma pro 50Hz, už na 5kHz je to dost jinak a na víc než 100kHz zase. Takže tím bych tady fakt neoperoval. Akorát zatím mi nepřišly ferity, takže experimentální rozseknutí toho, jestli na 100-200kHz (můžu kmitočet snadno měnit) je lepší pásek nebo vf lanko bude tak za 14 dní, teď na to už nebudu mít čas.