Токи и сечение проводов: Как сечение кабелей и проводов влияет на выбор мощности и тока

Содержание

Допустимый длительный ток для проводов

НЕФТЕХИМПРОМ | Допустимый длительный ток для проводов

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами

Сечение токопроводящей жилы, мм2 Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке)
открыто
(в лотке)
1 + 1
(два 1ж)
1 + 1 + 1
(три 1ж)
1 + 1 + 1 + 1
(четыре 1ж)
1*2
(один 2ж)
1*3
(один 3ж)
0,5 11
0,75 15
1,00 17 16 15
14
15 14
1,5 23 19 17 16 18 15
2,5 30 27 25 25 25 21
4,0 41 38 35 30 32 27
6,0 50 46 42 40 40 34
10,0 80 70 60 50 55 50
16,0 100 85 80 75 80 70
25,0 140 115 100 90 100 85
35,0 170 135 125 115 125 100
50,0 215 185 170 150 160 135
70,0 270 225 210 185 195 175
95,0 330 275 255 225 245 215
120,0 385 315 290 260 295 250
150,0 440 360 330
185,0 510
240,0 605
300,0 695
400,0 830

Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами

Сечение токопроводящей жилы, мм2 Токовые нагрузки А проводов, проложенных в одной трубе (коробе, пучке)
открыто
(в лотке)
1 + 1
(два 1ж)
1 + 1 + 1
(три 1ж)
1 + 1 + 1 + 1
(четыре 1ж)
1*2
(один 2ж)
1*3
(один 3ж)
2 21 19 18 15 17 14
2,5 24 20 19 19 19 16
3 27 24 22 21 22 18
4 32 28 28 23 25 21
5 36 32 30 27 28 24
6 39 36 32 30 31 26
8 46 43 40 37 38 32
10 60 50 47 39 42 38
16 75 60 60 55 60 55
25 105 85 80 70 75 65
35 130 100 95 85 95 75
50 165 140 130 120 125 105
70 210 175 165 140 150 135
95 255 215 200 175 190 165
120
295
245 220 200 230 190
150 340 275 255
185 390
240 465
300 535
400
645

Провода допустимые токи — Энциклопедия по машиностроению XXL

Наименование Наимено- Назначение и режим работы проводки Прокладка Конструкция Допустимые соотношения между пропускной способностью провода и током плавкой вставки или автомата  [c.471]

Длительно допустимый ток нагрузки проводов и кабелей в зависимости от вида защитного аппарата  [c.150]

В случае эксплуатации проводов при температурах окружающей среды, отличающейся от 25°С, определение допустимых токов нагрузки следует производить с учетом поправочных коэффициентов, указанных в табл. 7.14.  

[c.351]


Расчет по допустимой величине тока нагрузки сводится к определению допустимого тока, при котором провод не нагревается выше температуры, которая ограничивается теплостойкостью. изоляции. По допустимой нагрузке рассчитывают главную питающую цепь (плюсовую) и цепи питания некоторых потребителей (звукового сигнала, стеклоочистителей).  [c.247]

По допустимой плотности тока /доп, а/мм , материала принятого провода и его сечения /яр, мм , по формуле (6-18) определяется допустимый ток в обмотке катушки  [c.124]

Наибольший допустимый ток, а Сечение провода,  [c.86]

Допустимый ток в проводе можно определить из выражения а ( го — tf) яй1 = 1Щ,  [c.195]

Величина допустимого тока нагрузки зависит от сечения провода, марки и способа его прокладки. Наибольшие допустимые  [c.480]

Найденный таким образом рабочий ток не должен превышать длительно допустимый ток (при ПВ = 100%) для провода 1р =  [c.482]

Соединение аккумуляторной батареи с массой автомобиля на некоторых автомобилях производят медным неизолированным плетеным проводом марки АМГ. Однако следует иметь в виду, что в случае попадания электролита на этот провод он быстро разрушается. При выборе сечения провода необходимо учитывать силу тока из условия допустимого нагрева провода, допустимое напряжение в цепи, механическую прочность провода и способ прокладки (одиночный или в пучке).  

[c.267]

При прокладке проводов сечением 0,5—4,0 мм в жгутах, в поперечном сечении которых по трассе содержится от двух до семи проводов, сила допустимого тока в проводе 1 = 0,55/1 (где — сила тока по табл. 34), а при наличии 8—19 проводов — / = 0,38/1.  [c.268]

Допустимая нагрузка изолированных проводов постоянным током, а  [c.638]

Для расчета системы энергоснабжения необходимо знать размеры движения или графики движения поездов заданной массы, разрабатываемые на основании тяговых расчетов, и кривые токов /3(5) для поездов различных типов при постоянном токе и активные и реактивные составляющие полного тока в функции пути — при переменном. Кроме того, должны быть известны электрические параметры контактной сети и рельсов (сопротивление 1 км пути, емкости, допустимые токи на провода и т. д.).  

[c.339]

Разряд АБ осуществляют при проведении КТЦ в тех же группах, в которых проводился заряд этих батарей. Для перехода с заряда на разряд отключают АБ групп, в которых будет проводиться разряд АБ устанавливают переключатели режима работы в положение Разряд , полностью вводят сопротивление резисторов задействованных групп и включают автоматы групп. Резисторами выставляют необходимые значения разрядных токов, контролируя и сопротивление резистора какой-либо группы окажется недостаточным для уменьшения тока до заданного значения, переключают батареи в другую группу с меньшим допустимым током.  [c.156]


При подборе основных материалов для проводки необходимо также учитывать допустимые нагрузки на провода и токи плавких вставок. Эти данные приведены в табл. 59.  [c.481]

Обычная принципиальная схема электрического дренажа приведена на рис. 193. Основным звеном электрического дренажа является провод, соединяющий защищаемое сооружение с отрицательным полюсом источника тока. Вследствие малого сопротивления соединительного провода ток, собранный трубопроводом на катодных зонах, не переходит в почву, а идет в основном по дренажному соединению или к рельсам, или к отрицатель ной шине источника тока. Дополнительным оборудованием установки электрического дренажа является регулирующий реостат, амперметр, плавкий предохранитель и иногда сигнальное устройство. Амперметр предназначен для определения величины дренируемого тока, что необходимо при его регулировке при помощи реостата, плавкий предохранитель на предельно допустимый ток устанавливается на случай короткого замыкания в тяговой сети, а сигнальное устройство указывает на аварию дренажа.  [c.354]

В открытом состоянии тиристор проводит прямой ток /пр, величина которого определяется внещней нагрузкой. Допустимое значение тока /пр не должно превышать номинального значения /пр.ном под которым понимается среднее за период значение тока при температуре полупроводникового перехода 4-120°С, температуре охлаждающего воздуха +40°С и его скорости 12 м сек.  [c.16]

Чтобы уставка на срабатывание реле ТРФ была возможно ближе к длительно допустимому току расщепителя фаз, реле ТРФ должно иметь высокий коэффициент возврата. Он обеспечивается работой катушки ТРФ в проводах 15Б—30. Когда ток меньше уставки ТРФ, катушка током не обтекается (разомкнуты контакты ТРФ ЗОД—30 и РВФ 15Н—15Ж), но за счет трансформаторной связи с токовой катушкой ТРФ в проводах 62—62Р в ней наводится э. д. с. Когда реле ТРФ сработает, контакт ЗОД—30 подключает катушку ТРФ 15Б—30 к резистору / 23. Возникающий при этом ток уменьшает поток в сердечнике реле и оно будет отключаться теперь при незначительном уменьшении тока в катушке ТРФ 62—62Р.  [c.402]

Токи, приведенные в табл. 3.188, действительны независимо от количества труб и места их прокладки (в воздухе, перекрытиях, фундаментах). Длительно допустимые токи для проводов и кабелей, проложенных в коробах, а также в лотках пучками, должны приниматься для проводов —по табл. 3.188, как для проводов, проложенных в трубах, для кабелей —по табл. 3.188, как для кабелей.  [c.408]

Т аблица 3.188. Длительно допустимые токи, А, для проводов, шнуров и кабелей  [c.409]

Длительно допустимые токи для проводов, проложенных в лотках, при однорядной прокладке (не в пучках) следует принимать, как для проводов, проложенных в воздухе.  [c.410]

Длительно допустимые токи для проводов и кабелей, прокладываемых в коробах, следует принимать по табл. 3.188, как для одиночных проводов и кабелей, проложенных открыто (в воздухе), с применением понижающих коэффициентов, указанных в табл. 3.191.  [c.410]

Таблица 3.189. Длительно допустимые токи. А, для шнуров переносных шланговых легких и средних, кабелей переносных шланговых тяжелых, кабелей шахтных гибких шланговых, прожекторных и проводов переносных с медными жилами
Примечание. Допустимые токи относятся к шнурам, проводам и кабелям как с нулевой жилой, так и без нее.  [c.410]

Длительно допустимые токи в проводах и кабелях сетей повышенной частоты (200—10 000 Гц) для сечений до 10 мм — те же,  [c.417]

Длительно допустимые токи в проводах и кабелях с медными и алюминиевыми жилами сечением 16 мм и более приведены в книге А. П. Львова Электрические сети повышенной частоты . М. Энер-гоиздат, 1981 (Библиотека электромонтера, вып. 534).  [c.417]

Провода в коробах, понижающие коэффициенты 408 выбор уставки защиты 351 допустимые токи 410  [c.439]

Сечение проводов в ми Наибольший допустимый ток в а Сеченне проводов в им Наибольший допустимый ток в а  [c.308]

Наибольший допустимый ток в а Сечение проводов в им  [c.308]

Величины допустимых токов помехи в зависимости от длины провода 1д в километрах и длины кабельной вставки в километрах приведены в табл. 66.  [c.601]


Защита проводов от токов к. з. осложняется большим интервалом мощностей электродвигателей механизмов в пределах одного крана. В соответствии с правилами устройства электроустановок защитные аппараты должны быть рассчитаны на ток срабатывания не выше 450% продолжительного тока защищаемой цепи. Этими же правилами для проводов и кабелей, работающих с повторно-кратковременной нагрузкой, допустимый по нагреву ток определяется выражением  [c.122]

Величина допустимого тока нагрузки зависит от сечения провода, марки и способа его прокладки (табл. 2.26). Нормы нагрузки регламентированы ПУЭ [10] и каталогами на провода и кабельные изделия.  [c.179]

Электрические параметры и конструктивные данные проводов СИП, включая допустимые токи нагрузки, приведены в таблицах 2.8-2.10, а соответствующие сведения о проводах типа САП — САСП даны в таблицах 2.11-2.12 [2, 5].  [c.25]

Электрические параметры и констру(стивные данные проводов СИП, включая допустимые токи нагрузки, приведены в табл.2. 12—2.14, а соответствующие сведения о проводах типа САП — САСП — в табл. 2.15, 2.16 [6, 7].  [c.78]

Сечение выбирается по нагреву, т. е. по допустимому току» для данного сечения, который обеспечивает нагрев в допустимых пределах и иногда проверяется по экономической плотност1И тока.. Проверка на термическую и динамическую устойчивость не производится, так как речь идет о выборе проводов, главным образом для монтажа оборудования и агрегатов напряжением до-500 в при сравнительно небольших токах. Подключение рассматриваемого оборудования производится от цеховых распределительных сетей.  [c.111]

Сечения про одов в мм Наибольший допустимый ток в а Сечение проводов в мм Наибольший допустимый ток в а  [c.251]

Общее сечение всех проволочек жилы должно быть определенной величины (чтобы исключить возможность перегрева про-водор) и обычно определяется по таблицам, в которых для стандартных сечений различных типов проводов даются предельно допустимые токи  [c.224]

При протекании тока провода нагреваются. В практических условиях пользуются таблицами значений длительно допустимых токов /н, рассчитанных для определенного типа проводов, которые не вызывают перегрева выше допустимого. Такие нормативные данные для проводов с алюминиевыми жилами с резиновой и по-лихлорвиниловой изоляцией приведены в прилож. 6.  [c.134]

Выпускаемые биметаллические термореле [36, 63] работают при окружающей температуре -1-15 +25° С и влажности 50 Н- 75%. Время срабатывания 6 и 12 сек. Рабочее напряжение 48 в. Сопротивление 600 и 800 о.и, Обмотка из провода ПЭШОК 0,08 в 485 и 670 витков. Допустимый ток через контакты 0,2 а.  [c.654]

Выключатели типа АП50-ЗМТ состоят из основания 1, пластмассового корпуса 2, подвижного контакта 4, тепловых расцепителей 6. Тепловые расцепители 6 срабатывают с выдержкой времени, находящейся в обратной зависимости от тока. Применяемые магнитные расцепители 7 срабатывают без выдержки времени при токах, превышающих значения допустимого тока электродвигателя. Подвижной контакт 4 соединен гибким проводом 5 с тепловым расцепителем 6, который имеет электрическую связь с одним концом катушки электромагнитного расцепителя, а второй конец катушки соединен с выводом автоматического выключателя. Подвижные контакты 4 монтируются на траверсе 9, которая механически связана с кнопками Включено , Отключено . При нажатии кнопки Включено траверса 9 поворачивается и нажимает на подвижные контакты 4, которые соприкасаются с неподвижными контактами 3. В корпусе автоматического выключателя имеются дуго-  [c.106]

При проектировании коротких сетей, кроме расположения щин, следует уделять внимание подбору материалов. Предпочтительно, например, пользоваться полыми проводниками их удобно охлаждать водой, снижается вес токопровода, сердце-вина сплошного проводника плохо проводит переменный ток (скин-эффект). Для шин, проходящих ная колошником, где температура газов 400—450°, водяное охлаждение необходимо. Для медных шин допустимая плотность тока составляет 1,5— 2,0 а/мм» , для алюминиевых 0,75—0,8 а1мм .  [c.174]


Допустимые длительные токи для проводов, шнуров и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцие

Допустимые длительные токи для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках

 

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами
Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А, для проводов, проложенных

открыто

в одной трубе

двух одно жильных

трех одно жильных

четырех одно жильных

одного двух жильного

одного трех жильного

0,5

11

0,75

15

1

17

16

15

14

15

14

1,2

20

18

16

15

16

14,5

1,5

23

19

17

16

18

15

2

26

24

22

20

23

19

2,5

30

27

25

25

25

21

3

34

32

28

26

28

24

4

41

38

35

30

32

27

5

46

42

39

34

37

31

6

50

46

42

40

40

34

8

62

54

51

46

48

43

10

80

70

60

50

55

50

16

100

85

80

75

80

70

25

140

115

100

90

100

85

35

170

135

125

115

125

100

50

215

185

170

150

160

135

70

270

225

210

185

195

175

95

330

275

255

225

245

215

120

385

315

290

260

295

250

150

440

360

330

185

510

240

605

300

695

400

830

 
Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами
Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А, для проводов, проложенных

открыто

в одной трубе

двух одножильных

трех одножильных

четырех одножильных

одного двухжильного

одного трехжильного

2

21

19

18

15

17

14

2,5

24

20

19

19

19

16

3

27

24

22

21

22

18

4

32

28

28

23

25

21

5

36

32

30

27

28

24

6

39

36

32

30

31

26

8

46

43

40

37

38

32

10

60

50

47

39

42

38

16

75

60

60

55

60

55

25

105

85

80

70

75

65

35

130

100

95

85

95

75

50

165

140

130

120

125

105

70

210

175

165

140

150

135

95

255

215

200

175

190

165

120

295

245

220

200

230

190

150

340

275

255

185

390

240

465

300

535

400

645

 

Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных
Сечение токопроводящей жилы, мм2 Ток*, А, для проводов и кабелей

одножильных

двухжильных

трехжильных

при прокладке

в воздухе

в воздухе

в земле

в воздухе

в земле

1,5

23

19

33

19

27

2,5

30

27

44

25

38

4

41

38

55

35

49

6

50

50

70

42

60

10

80

70

105

55

90

16

100

90

135

75

115

25

140

115

175

95

150

35

170

140

210

120

180

50

215

175

265

145

225

70

270

215

320

180

275

95

325

260

385

220

330

120

385

300

445

260

385

150

440

350

505

305

435

185

510

405

570

350

500

240

605

* Токи относятся к проводам и кабелям как с нулевой жилой, так и без нее.

 

Допустимый длительный ток для кабелей с алюминиевыми жилами с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках, бронированных и небронированных
*
Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А, для проводов и кабелей

одножильных

двухжильных

трехжильных

при прокладке

в воздухе

в воздухе

в земле

в воздухе

в земле

2,5

23

21

34

19

29

4

31

29

42

27

38

6

38

38

55

32

46

10

60

55

80

42

70

16

75

70

105

60

90

25

105

90

135

75

115

35

130

105

160

90

140

50

165

135

205

110

175

70

210

165

245

140

210

95

250

200

295

170

255

120

295

230

340

200

295

150

340

270

390

235

335

185

390

310

440

270

385

240

465

* Примечание. Допустимые длительные токи для четырехжильных кабелей с пластмассовой изоляцией на напряжение до 1 кВ могут выбираться как для трехжильных кабелей, но с коэффициентом 0,92.

 

Допустимый длительный ток для переносных шланговых легких и средних шнуров, переносных шланговых тяжелых кабелей, шахтных гибких шланговых, прожекторных кабелей и переносных проводов с медными жилами
Сечение токопроводящей жилы, мм2 Ток*, А, для шнуров, проводов и кабелей

одножильных

двухжильных

трехжильных

0,5

12

0,75

16

14

1,0

18

16

1,5

23

20

2,5

40

33

28

4

50

43

36

6

65

55

45

10

90

75

60

16

120

95

80

25

160

125

105

35

190

150

130

50

235

185

160

70

290

235

200

* Токи относятся к шнурам, проводам и кабелям с нулевой жилой и без нее.

 

Допустимый длительный ток для переносных шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для торфопредприятий
Сечение токопроводящей жилы, мм2 Ток*, А, для кабелей напряжением, кВ

0,5

3

6

6

44

45

47

10

60

60

65

16

80

80

85

25

100

105

105

35

125

125

130

50

155

155

160

70

190

195

* Токи относятся к кабелям с нулевой жилой и без нее.

 

Допустимый длительный ток для шланговых с медными жилами с резиновой изоляцией кабелей для передвижных электроприемников
Сечение токопроводящей жилы, мм2 Ток*, А, для кабелей напряжением, кВ

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток*, А, для кабелей напряжением, кВ

3

6

3

6

16

85

90

70

215

220

25

115

120

95

260

265

35

140

145

120

305

310

50

175

180

150

345

350

* Токи относятся к кабелям с нулевой жилой и без нее.

 

Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией для электрифицированного транспорта 1, 3 и 4 кВ
Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А

Сечение токопроводящей жилы, мм2

Ток, А

1

20

16

115

120

390

1,5

25

25

150

150

445

2,5

40

35

185

185

505

4

50

50

230

240

590

6

65

70

285

300

670

10

90

95

340

350

745

 

 

Таблица сечений проводов по току. ⋆ Руководство электрика

Содержание статьи

Таблица сечений проводов.

Допустимые длительные токи для проводов с резиновой или поливинилхлоридной изоляцией, шнуров с резиновой изоляцией и кабелей с резиновой или пластмассовой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной и резиновой оболочках. Они приняты для температур: жил +65°С, окружающего воздуха +25°С и земли +15°С.

При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник четырех проводной системы трехфазного тока, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчет не принимаются.

Допустимый длительный ток для проводов и шнуров с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с медными жилами. Таблица 1.

Сечение токопроводящей
жилы, мм2
Ток, А, для проводов, проложенных
открыто в одной трубе
двух
одножи-
льных
трех
одножи-
льных
четырех
одножи-
льных
одного
двухжи-
льного
одного
трехжи-
льного
0,5 11
0,75 15
1 17 16 15 14 15 14
1,2 20 18 16 15 16 14,5
1,5 23 19 17 16 18 15
2 26 24 22 20 23 19
2,5 30 27 25 25 25 21
3 34 32 28 26 28 24
4 41 38 35 30 32 27
5 46 42 39 34 37 31
6 50 46 42 40 40 34
8 62 54 51 46 48 43
10 80 70 60 50 55 50
16 100 85 80 75 80 70
25 140 115 100 90 100 85
35 170 135 125 115 125 100
50 215 185 170 150 160 135
70 270 225 210 185 195 175
95 330 275 255 225 245 215
120 385 315 290 260 295 250
150 440 360 330
185 510
240 605
300 695
400 830

Допустимый длительный ток для проводов с резиновой и поливинилхлоридной изоляцией с алюминиевыми жилами. Таблица 2.

Сечение токопроводящей
жилы, мм2
Ток, А, для проводов, проложенных
открыто в одной трубе
двух
одножи-
льных
трех
одножи-
льных
четырех
одножи-
льных
одного
двухжи-
льного
одного
трехжи-
льного
2 21 19 18 15 17 14
2,5 24 20 19 19 19 16
3 27 24 22 21 22 18
4 32 28 28 23 25 21
5 36 32 30 27 28 24
6 39 36 32 30 31 26
8 46 43 40 37 38 32
10 60 50 47 39 42 38
16 75 60 60 55 60 55
25 105 85 80 70 75 65
35 130 100 95 85 95 75
50 165 140 130 120 125 120
70 210 175 165 140 150 135
95 255 215 200 175 190 165
25 140 115 100 90 100 85
120 295 245 220 200 230 190
50 215 185 170 150 160 135
150 340 275 255
185 390
240 465
300 535
400 645

Допустимый длительный ток для проводов с медными жилами с резиновой изоляцией в металлических защитных оболочках и кабелей с медными жилами с резиновой изоляцией в свинцовой, поливинилхлоридной, найритовой или резиновой оболочке, бронированных и небронированных. Таблица 3.

Сечение токопроводящей жилы,
мм2
Ток, А, для проводов, проложенных
одножильных двухжильных трехжильных
при прокладке
в
воздухе
в
воздухе
в земле в
воздухе
в земле
1,5 23 19 33 19 27
2,5 30 27 44 25 38
4 41 38 55 35 49
6 50 50 70 42 60
10 80 70 105 55 90
16 100 90 135 75 115
25 140 115 175 95 150
35 170 140 210 120 180
50 215 175 265 145 225
70 270 215 320 180 275
95 325 260 385 220 330
120 385 300 445 260 385
150 440 350 505 305 435
185 510 405 570 350 500
240 605

Таблица для расчета сечения кабеля по току. Таблица 4.

Сечение токопроводящей жилы, мм2 Медные жилы проводов и кабелей
Напряжение, 220 В Напряжение, 380 В
ток, А мощность, кВт ток, А мощность, кВт
1,5 19 4,1 16 10,5
2,5 27 5,9 25 16,5
4 38 8,3 30 19,8
6 46 10,1 40 26,4
10 70 15,4 50 33,0
16 85 18,7 75 49,5
25 115 25,3 90 59,4
35 135 29,7 115 75,9
50 175 38,5 145 95,7
70 215 47,3 180 118,8
95 260 57,2 220 145,2
120 300 66,0 260 171,6

Список таблиц будет пополняться. Добавляйте сайт «ЭлектроМануал.ру» в закладки, чтобы электрика своими руками стала максимально простой задачей.

(-3).

hi местоположение представляет собой ток в 1 ампер в медной проволоке с поперечным сечением 1 мм, так как имеет один свободный электрон на атом 51 1-й атом электрона рассчитайте дрейфовую скорость свободных электронов в проволоке плотность меди 9000 кг на кубический метр в депрессии дан ток в медной проволоке, это когда площадь поперечного сечения медной проволоки равна 1 мм квадрату также дан каждый атом каждый атом содержит один электрон также дана плотность меди которая составляет 9000 кг на метр куб

правильно, и нам нужно найти дрейфовую скорость дрейфовой скорости электрона, поэтому, прежде чем мы решим этот вопрос, в письмах мы обсудим некоторые ключевые понятия, которые нам нужно знать, чтобы решить этот вопрос, поэтому первое ключевое понятие — это отношение между током и скорость дрейфа, которая задана как равная и avd представляет собой ток, протекающий через провод, и представляет собой количество свободных электронов в единице объема, это заряд электрона, это площадь поперечного сечения износа, а сорняк — это скорость дрейфа отсюда можно найти VD как я после nea4 пишу второе ключевое понятие это молекулярная масса атома

содержит 6.022 в 10 возвести в степень 22 в этом известно, как я правильно получаю номер строки, поэтому нам нужно знать эти два понятия, чтобы решить этот вопрос, теперь мы можем перейти к решению этого вопроса, поэтому из первого ключевого понятия у нас есть VD = на и я вопрос, нам дан ток I площадь а, но не дано количество свободных электронов на единицу объема, вместо этого нам дана плотность меди, и каждый атом содержит один электрон. атом содержит число атомов Авогадро, поэтому отсюда мы можем сказать, что

— это число меди, равное 63.5 G это содержит 6,022 в 10 возвести в степень 22 атома и учитывая, что каждый атом содержит один электрон, мы также можем сказать, что это количество свободных электронов хорошо, поэтому 6,5 грамм содержит столько атомов электронов, поэтому мы можем решить для 9000 кг на метр куб меди содержит, сколько электронов на метр куба, решая это, будет девять тысяч раз 6,022 в 10 возвести в степень 22 всю эту разделенную косую черту 63 G, так как это в G

, а это в кг, поэтому будет преобразовано 63,5 G в кг, разделив его на тысячу солнц, решив это, получим 8.5 в 10 возвести в степень 28 это количество свободных электронов на кубический метр, то есть на единицу объема, так что это на самом деле наше маленькое и энергетическое выражение BD у нас есть любой путь к малому, и на самом деле это количество электронов на единицу объема, поэтому теперь у нас есть все значения в выражении VD так что теперь мы можем перейти к решению для види види это я / нта так почему 1 площадь поперечного сечения 1 м квадрат

и мы уже знаем и мы поставим все значения, когда число электронов в единице объема равно 8.5 в 10 возвести в степень 28 заряд электрона равен 1,6 в 10 возвести в степень минус 19 кулон площадь дана в миллиметрах квадратных, если вам нужно найти BD в единицах СИ любой, чтобы преобразовать это в квадратный метр, это будет -9 хорошо теперь, решив, мы получим VD = 7,4 в 10, поднимем до мощности минус 5 метров в секунду, это наш ответ, хорошо, спасибо.

Понимание скин-эффекта и поверхностных токов экономит нам много времени и средств при разработке экранирования и фильтрации нашего продукта, особенно для жестких стандартов ЭМС, таких как автомобильная, военная или аэрокосмическая промышленность.Это также помогает нам быстрее решать многие другие вопросы экономичного проектирования ЭМС.

Это связано с тем, что визуализировать скин-эффект и поверхностные токи намного проще, чем пытаться визуализировать то, что происходит на самом деле — распространение электромагнитных (ЭМ) волн и полей — и, таким образом, легче получить ценную информацию о хорошей ЭМ-технике.

EM Engineering включает дисциплины целостности сигнала (SI), целостности питания (PI) и электромагнитной совместимости (EMC).


Фон

Моя предыдущая статья в In Compliance Июль 2017 г. — «Введение в электромагнитную инженерию» [1], добавленная к моим статьям [2] и книге [3] по «Физике электромагнитной совместимости» —
обеспечивает основу для понимания Методы проектирования ЭМ, которые я очень успешно использовал до 1994 года (см. отзывы в [4]).

Я преподаю эти методы проектирования на своих учебных курсах [5] с 1994 года и описываю их в британских, американских и китайских журналах EMC с конца 1990-х годов (т.грамм. [6], [7]) и в моих книгах [8]. Мне потребовалось 47 лет, чтобы выразить этот подход словами, понятными любому практикующему разработчику электроники, механики или печатных плат (и их менеджерам) и легко применяющемуся на практике.

Мой подход всегда заключался в том, чтобы точно сообщить, что необходимо сделать, потому что очевидным фактом является то, что современная промышленность использует такие сложные полупроводники в таких сложных продуктах, системах и системах систем, что теперь каждый инженер-конструктор должен использовать хорошую ЭМ-технику. .

Надлежащее проектирование ЭМС больше не является необязательным элементом добавленной стоимости для специальных проектов, это фундаментальное требование экономической эффективности, конкурентоспособности и надежности в полевых условиях, независимо от того, должны ли применяться какие-либо испытания на ЭМС или нет; и независимо от того, должны ли соблюдаться какие-либо правила ЭМС или нет.

Без использования хорошей ЭМ техники ни одна компания, производящая электронику, не может рассчитывать на финансовый успех. И без использования хорошей ЭМ техники, будущий мир автономных роботизированных автомобилей, самолетов, дронов, врачей, хирургов, медсестер, работников по уходу и т. д.просто не произойдет. (Первоначальный опыт использования такого сложного оборудования в реальном мире — в реальной электромагнитной среде — был бы настолько плохим, что рынки повернутся против них. Потребуется не менее десяти лет, прежде чем общественное доверие сможет восстановиться до такой степени, что где сейчас.)

Немногие разработчики электроники, механики или печатных плат (или их менеджеры) узнают что-либо о хорошей электромагнитной инженерии во время академического обучения, поэтому существует огромный разрыв между тем, что им нужно знать для финансового успеха своих работодателей, и тем, что они знают. на самом деле знаю.

Скин-эффект — это (фактически) «закон природы», т. е. неизбежный, поэтому, если мы попытаемся спроектировать, не соблюдая его, мы создадим трудности для себя (и, что более важно, для наших клиентов и наших работодателей). Однако, когда мы понимаем скин-эффект и его естественные последствия — поверхностные токи, — нам легче визуализировать, что на самом деле происходит с электромагнитными волнами и полями. Это облегчает и ускоряет разработку качественного ЭМ-проектирования, удивляя наших коллег, сбивая с толку наших конкурентов и заставляя нас греться в уважении наших коллег.


Скин-эффект и поверхностные токи

Постоянные токи проходят через всю площадь поперечного сечения проводника, как показано в верхней части рисунка 1. Но переменные токи вынуждены течь близко к поверхности, как показано в нижней части рисунка 1, и это эффект кожи.

Рисунок 1: Примеры поперечной плотности тока в медном листе толщиной 1 мм


Медь на частоте 1 МГц имеет толщину скин-слоя 66 микрон (мкм), поэтому мы можем разместить около 15 из них на толщине 1 мм.Как я вскоре опишу, 15 скин-слоев означают эффективность экранирования около 130 дБ (около одной десятимиллионной), а это означает, что лишь чрезвычайно малая часть тока частотой 1 МГц протекает от до толщины листа толщиной 1 мм от одного сторону к другой.

Вместо этого обратные токи из-за источника с частотой 1 МГц должны протекать по поверхности листа на всем пути от одной клеммы цепи до краев листа, вокруг краев, а затем до второго вывода. с другой стороны листа. Даже если бы лист был квадратной милей!

Электрические поля вызывают протекание токов смещения по всем поверхностям проводников, на которые они воздействуют, и в хороших проводниках они не проникают очень далеко в глубину (толщину). Эффект заключается в отражении электрического поля, и даже электрическое поле в кВ/м на любой частоте от постоянного тока до дневного света легко экранируется даже очень тонкой металлической фольгой. На частотах дневного света мы называем такую ​​металлическую фольгу зеркалами.

Магнитные поля вызывают вихревые токи во всех поверхностях проводников, на которые они воздействуют.При достаточной глубине проводника эти вихревые токи генерируют достаточно собственного магнитного поля, которое противодействует падающему полю, частично отражая его от проводника. Конечная проводимость (ненулевое удельное сопротивление) проводника приводит к тому, что эти вихревые токи теряют часть энергии в виде тепла, определяя скорость поглощения магнитного поля при его прохождении через проводник.

Глубина проникновения в проводник, необходимая для достаточно хорошего экранирования магнитного поля, зависит от глубины скин-слоя в этом типе проводника.Для каждой глубины скин-слоя ниже поверхности проводника плотность вихревых токов уменьшается на 1/ e , где e — «число Эйлера», приблизительно равное 2,71828 [9].

В мире электромагнитной совместимости нам нравится использовать дБ, а 1/ и составляет приблизительно -8,7 дБ, скажем, -9 дБ. Таким образом, мы можем сказать, что для каждой дополнительной глубины скин-слоя ниже поверхности проводника плотность вихревых токов, вызванных падающим магнитным полем, уменьшается примерно на 9 дБ. Другими словами, наш проводник обеспечивает экранирование магнитного поля на уровне 9·k дБ, где k – толщина, выраженная в виде глубины скин-слоя на интересующей частоте.

Формула для расчета толщины скин-слоя δ S :

где:

f — частота в Гц

µ 0 – проницаемость свободного пространства:
4·π·10 -7 Генри/метр

µ R – относительная проницаемость материала проводника, безразмерное число

σ – проводимость в Сименсах (мОм/метр)

Эта формула также может быть выражена через сопротивление, а не через проводимость, как:

где:

ρ — удельное сопротивление материала проводника в Ом-метрах

Вышеизложенное относится к встречным электрическим и магнитным волнам/полям в ближней зоне, а также к электромагнитным волнам/полям в дальней зоне.Глава 10.1 в [10] дает академическую основу для всего этого, тогда как глава 15 в [11] дает более сжатую версию.

Полезные ссылки по глубине скин-слоя включают [12], [13] и [14], и я нарисовал простой график некоторых глубин скин-слоя на рисунке 2.

Рисунок 2: График толщины скин-слоя для меди, алюминия, титана и одного сорта мягкой стали


Все хорошие немагнитные проводники (цинк, латунь, магний, серебро, золото, вольфрам и т. д.) следуют почти тем же линиям, что и медь и алюминий. Однако более плохие проводники (например, олово, бронза, хром, титан, инконель) имеют большую глубину скин-слоя на всех частотах.

Любой сверхпроводник имеет нулевое удельное сопротивление (идеальная проводимость) и, таким образом, отталкивает все магнитные поля за счет чистого отражения — его толщина скин-слоя равна нулю. Это может показаться неуместным, но некоторые инженеры уже работают со сверхпроводящими материалами, и ведется много исследований сверхпроводящих материалов «комнатной температуры» (так называемых).У некоторых инженеров, читающих эту статью, будет возможность проектировать такие экзотические материалы в течение своей карьеры.

Ферромагнитные проводники, такие как никель, железо, сталь и т. д., имеют гораздо меньшую толщину скин-слоя ниже некоторой частоты из-за того, что их относительная магнитная проницаемость (μ R ) больше 1. Итак, мы видим, что, скажем, на частоте 60 Гц один толщина скин-слоя в меди составляет около 8,5 мм, а в алюминии — около 10,6 мм, но в конкретной марке мягкой стали (удельное сопротивление 10 Ом-метров, относительная проницаемость 200) уменьшается примерно до 1.5 мм. Все ферромагнитные материалы теряют всю свою относительную проницаемость выше некоторой частоты, но, по моему опыту, эта информация никогда не предоставляется для обычных металлов, таких как мягкая или нержавеющая сталь.

Если бы мы пытались экранировать магнитные поля от трансформатора 60 Гц, толщина меди или алюминия толщиной 3 мм могла бы обеспечить только около -3 дБ, но 3 мм мягкой стали этого сорта могли бы обеспечить около -18 дБ. (Эффективное экранирование магнитных полей промышленной частоты — это нечто большее, например предотвращение магнитного насыщения, но это выходит за рамки данной статьи.)

Вот в чем дело:

Проводники ведут себя как электромагнитные экраны, как бы мы их ни называли!

Все проводники всегда экранируют электрические, магнитные и электромагнитные волны/поля, даже если они используются в качестве силовых, сигнальных кабелей или кабелей данных или дорожек печатных плат, заземления печатных плат или плоскостей питания, или неэлектрических кронштейнов, опорных конструкций, креплений и т.д. и т.п.

Точно так же все проводники (провода, кабели, дорожки печатных плат, кронштейны, плоскости печатных плат, токопроводящие жидкости и т.) по-прежнему ведут себя как катушки индуктивности, рассогласованные линии передачи и «случайные антенны», даже если мы назовем их «землей» и покроем зеленой изоляцией (пусть даже зеленой с желтой полосой!).

(Я не могу вам сказать, сколько времени, усилий и средств ежегодно тратится в электронной промышленности техническими специалистами, дипломированными и аспирантскими инженерами, предполагающими, что проводники имеют разные электромагнитные характеристики в зависимости от того, как они называются, или цвет их изоляции !)

Например, мы видим проводники постоянного тока любой площади поперечного сечения, по которым текут токи до сотен тысяч ампер и более (т.г., для сверхпроводящих магнитов), но мы редко видим силовые проводники на 60 Гц с медным диаметром более 20 мм. Это связано с тем, что толщина скин-слоя меди при 60 Гц составляет около 8,5 мм, поэтому плотность тока на большей радиальной глубине может составлять не более 1/3 от плотности тока на поверхности. По сути, любой круглый силовой проводник с частотой 60 Гц и диаметром более 17 мм приводит к трате меди в его центре, что увеличивает стоимость и вес, но несет очень небольшой фактический ток. Металл силового проводника экранирует себя.

Чтобы пропускать сотни тысяч ампер при частоте 60 Гц без лишнего расхода меди, мы используем одну или несколько медных шин толщиной не более 16 мм каждая с достаточной шириной и числом параллельных шин, чтобы выдерживать ток. Либо используем столько круглых проводников параллельно, сколько нужно, каждый диаметром не более 20 мм.

Другой пример: при проектировании печатных плат полезно понимать, что выше определенных частот 0 В («земля») или плоскости питания несут токи в основном с одной или другой стороны из-за скин-эффекта.Слой меди «½ унции» в печатной плате имеет толщину около 17,5 мкм, а глубина скин-слоя в меди на частоте 100 МГц составляет около 6,6 мкм, поэтому на частоте 100 МГц токи, протекающие по одной стороне плоскости печатной платы ½ унции, экранируются примерно на 23 дБ. от тех, что текут с другой стороны. 46 дБ для медной плоскости печатной платы весом 1 унция на частоте 100 МГц.

Это говорит нам о том, что когда дорожка печатной платы, проложенная рядом с одной стороной плоскости, меняет слои и прокладывается рядом с другой стороной той же плоскости, мы должны сделать это возможным для большинства ее обратных токов в плоскости. тоже поменять сторону.Поскольку они не могут легко проходить через толщу медной плоскости из-за экранирования, создаваемого скин-эффектом, они должны переливаться с одной стороны на другую по краям плоскости. На самом деле, большинство из них обтекают край «антиплощадки» — зазора, окружающего сквозное отверстие, где трасса меняла слои — как миниатюрный Ниагарский водопад.

На рис. 3 показано нечто подобное. По сравнению с нижней частью рисунка 1 мы видим, что вместо поверхностного тока, который должен течь по краям медного листа, сверление отверстия в листе позволяет обратным поверхностным токам плоскости течь более коротким и, следовательно, менее индуктивным. , более низкий общий импеданс пути.

Рисунок 3: Примеры плотности тока в поперечном сечении в медных листах толщиной 1 мм, в которых просверлено небольшое отверстие


Хотя отверстие в медном листе позволяет сократить общую длину пути, скопление тока вокруг такого маленького отверстия может значительно увеличить последовательную индуктивность. На рис. 8 из [1] показаны несколько хороших примеров текущей скученности вокруг точечных контактов. Дополнительная индуктивность, создаваемая сквозным отверстием, приведет к выбросу и звону цифровых сигналов, нанося ущерб целостности их сигнала (SI) больше, чем если бы они вообще не меняли слои.Одно сквозное отверстие может иметь очень важные последствия для SI очень высокоскоростных сигналов данных.

Это иллюстрирует еще один Закон Природы, очень важный для хорошего ЭМ проектирования, о котором я писал в [15]: все токи «предпочитают» следовать по пути (путям) с наименьшим полным импедансом (часто называемым петлевым импедансом, потому что все токи течь по замкнутому кругу).

При выборе двух путей, один из которых имеет полное полное сопротивление контура в десять раз меньше, чем другой, 10/11 тысяч тока будет течь по пути с наименьшим импедансом, а 1/11 тысяч будет течь по другому пути .

Все переменные токи (включая блуждающие) протекают по поверхности проводников и всегда протекают по замкнутым контурам, которые имеют наименьшее полное сопротивление.

На радиочастотах (РЧ) ток не может протекать через какую-либо заметную толщину хорошего проводника, такого как медь или алюминий, что является очень важным реальным эффектом, который полностью игнорируется учебниками по проектированию схем и симуляторами схем SPICE (и другими). Я видел, как это приводило к фундаментальным ошибкам в конструкции, например, к ненужному увеличению размера, стоимости, веса и рассеивания тепла электроники в военных транспортных средствах и платформах, а также затрудняло их прохождение военных испытаний на электромагнитную совместимость.

Еще одна проблема, которую игнорируют симуляторы цепей, заключается в том, что чем выше частота, тем меньше переменный ток проникает в глубину (толщину) проводника, и это уменьшает площадь поперечного сечения проводника, на который действует большая часть тока. В свою очередь, это увеличивает сопротивление на пути тока, что может стать большой проблемой для обмоток высокочастотных импульсных силовых трансформаторов. Их часто приходится наматывать медной лентой или литцендратом вместо традиционных обмоточных проводов круглого или квадратного сечения, если они не должны давать слишком большие потери и не перегреваться.

Непонимание глубины скин-слоя и тот факт, что все переменные токи протекают как поверхностные токи, приводит к плохой разработке ЭМ и может привести к очень дорогостоящим ошибкам.


Поверхностные течения и ближние поля

Квантовая электродинамика (КЭД) [17] раскрывает отношение 1:1 между поверхностными токами проводника и электрическими и магнитными ближними полями, воздействующими на этот проводник, поэтому мы можем работать либо с ближними полями, либо с поверхностными токами.

Многие тесты ЭМС проводятся в дальней зоне, и для данной трехмерной структуры существует фиксированная эквивалентность между ее ближней и дальней зонами (хотя это не простая эквивалентность). Итак, мы видим, что существует сильная эквивалентность между поверхностными токами структуры и ее дальним полем.

Эти сильные эквивалентности означают, что, визуализируя поверхностные токи, мы можем получить много очень ценных сведений об ЭМ конструкции. Например, когда мы рассматриваем дизайн экранирования и фильтрации, мы можем видеть, что эквивалентом предотвращения проникновения или выхода электромагнитных полей (вызывающих проблемы с помехоустойчивостью или излучением соответственно) является проектирование, так что:

Все внутренние поверхностные токи должны оставаться на внутренних поверхностях корпуса, а все внешние поверхностные токи должны оставаться на внешних поверхностях корпуса.

Я всегда представляю себе, что поверхностные течения подобны наливанию воды на корпус изделия, будь то снаружи или внутри. Если есть зазор, шов или стык, которые могут привести к утечке воды с одной стороны корпуса на другую, это также приведет к утечке электрических, магнитных и / или электромагнитных волн с одной стороны на другую, что ухудшит производительность. любого экранирования и/или фильтрации.

Мы можем расширить аналогию с потоком воды, представляя проводники проницаемыми, как картон, представляя скин-эффект как «низкочастотную воду», пропитывающую проводник больше, чем «высокочастотная вода».(Возможно, эта аналогия несколько преувеличена.)

Конечно, аналогии не могут завести нас так далеко. Например, вода, стекающая по поверхности и вытекающая из шва или соединения с другой поверхностью, будет вытекать больше, если зазоры в шве или соединении больше. Но у воды есть вязкость, что означает, что очень узкие промежутки будут меньше утекать, тогда как электромагнитные волны не имеют вязкости, поэтому узкие промежутки могут протекать так же сильно, как и промежутки настолько широкие, что мы можем просунуть в них пальцы (моя знаменитая демонстрация [16] действительно очень хорошо показывает это). ).

Кроме того, длина волны электромагнитной волны/поля на заданной частоте взаимодействует с размерами зазора, причем определенные размеры зазора создают резонансы, которые могут сильно или очень мало просачиваться (обсуждается в [1]).


Скин-эффект и потери

Даже если в цепи нет дискретного (преднамеренного сопротивления), всегда имеется некоторое сопротивление из-за удельного сопротивления ее проводников, которое усиливается за счет скин-эффекта, как обсуждалось ранее.

Например, медная жила круглого сечения диаметром 2 мм длиной 100 мм имеет площадь поперечного сечения около 3 мм 2 и сопротивление постоянному току около 0,5 мкОм при нормальной комнатной температуре. Но он может иметь очень значительное сопротивление на высоких частотах, например, на частоте 1 МГц его глубина скин-слоя составляет 66 мкм, а площадь поперечного сечения, связанная с его первой глубиной скин-слоя, составляет около 0,4 мм 90 108 2 90 109 , поэтому его сквозное сечение конечное сопротивление составляет около 3 мкОм, что представляет примерно в 36 раз больший эффект нагрева (потеря мощности) на частоте 1 МГц, чем на постоянном токе.

На частоте 100 МГц площадь поперечного сечения, связанная с его первой толщиной скин-слоя, составляет около 0,04 мм 2 , поэтому его сквозное сопротивление составляет около 30 мкОм, что примерно в 60 раз выше, чем при постоянном токе, и составляет около 3600 — раз больший эффект нагрева (мощность потерь) на частоте 100 МГц, чем на постоянном токе.

Увеличенные потери часто оказывают наибольшее влияние на резонансные цепи. Любое сопротивление снижает значение резонансной частоты, что может быть неприятно, но самый большой эффект заключается в снижении добротности, добротности схемы.Большее сопротивление означает, что больше потерь означает более низкое значение добротности, что затрудняет достижение крутых наклонов фильтра и узкой полосы пропускания, особенно на микроволновых частотах.


Визуализация работы щитов

Понимание того, что все непостоянные токи протекают как поверхностные токи, и что хорошее экранирование для электромагнитных волн и полей равносильно обеспечению того, чтобы все внутренние поверхностные токи оставались внутри, а все внешние поверхностные токи оставались снаружи, является ключом к проектированию. экранирование.

Очевидно, что вода может просачиваться или вытекать через щель в стенке коробки, следовательно, поверхностные течения тоже могут. Чем больше внутренних поверхностных токов вытекает, тем хуже излучаемые ЭМ поля. Чем больше внешних поверхностных токов просачивается, тем хуже устойчивость к электромагнитным помехам.


Визуализация того, как на самом деле работают экранированные соединения

Визуализация поверхностных токов является ключом к быстрой и легкой работе с экранированными кабельными соединениями.

Для экранированных кабелей требуется (как мы это называем) экранирование на 360° по всей длине (т.т. е. без зазоров) для предотвращения утечек радиочастот, в том числе на всех разъемах, сальниках или соединениях. Поверхностный эффект заставляет радиочастотные токи проходить по поверхностям экранов, поэтому экраны кабелей, как правило, должны быть соединены на 360° непосредственно с местным эталоном радиочастот (обычно шасси, плоскость 0 В печатной платы или экран корпуса) на обоих концах, чтобы гарантировать, что внутренние токи остаются течь на внутренних поверхностях экранирования кабеля, а внешние токи остаются на его внешних поверхностях.

Мы достигаем спецификаций по излучению и помехоустойчивости, предоставляя оптимизированные обратные пути (т.е., самые низкие общие импедансы контура) для потоков внутренних поверхностных токов, как показано на рисунке 4.

И точно так же делаем для потоков внешних поверхностных токов, также показанных на рис. 4.

Рисунок 4: Экранирование кабеля/разъема и протекание поверхностных токов


Правильно спроектированные и собранные концевые заделки экрана кабеля гарантируют, что достаточное количество внутренних поверхностных токов остается внутри (т. е. внутри остается достаточное количество внутренних полей), чтобы соответствовать требованиям по излучению.Это также помогает обеспечить достаточное количество внешних поверхностных токов, протекающих снаружи (т. е. достаточное количество внешних полей, остающихся снаружи), чтобы соответствовать требованиям по помехоустойчивости.

Трудно визуализировать электромагнитные волны и поля, но, как показано на рис. 4, легко визуализировать поверхностные токи, что делает их большим подспорьем в разработке хороших электромагнитных технологий.

На рис. 5 показана практическая реализация рис. 4 на настольном ПК 2002 года выпуска.

Рисунок 5. Пример рентабельной реализации рисунка 4


На рис. 6 показаны некоторые примеры типов вырубных гибких ЭМС-прокладок, используемых для соединительных панелей, таких как показанная на рис. 5.

Рис. 6. Примеры штампованных гибких ЭМС-прокладок для соединительных панелей, как показано на рис. 5


Еще в 1970-х годах правилом в индустрии профессионального аудио было то, что экраны кабелей всегда имели косички, и действительно, стандартный кабельный разъем для профессионального аудио (известный как XLR) выделял свой контакт 1 для этих косичек.

Визуализация путей, по которым проходят поверхностные токи, сразу же показывает, что соединение экрана с косичками позволяет внутренним поверхностным токам протекать по снаружи экрана кабеля и экрана корпуса продукта.И это также позволяет внешним поверхностным токам течь по внутри экрана кабеля и экрана корпуса продукта.

Очевидно, что соединение экрана кабеля с косичками не может обеспечить хорошую эффективность экранирования, и нам не нужно исследовать и понимать огромный объем академической и тестовой работы, которая была проделана за последние 30 или более лет, чтобы доказать это. Мы можем увидеть это мгновенно, просто визуализируя поверхностные токи и применяя простое правило «внутренние поверхностные токи должны течь внутрь, внешние поверхностные токи должны течь наружу».

Вопрос о том, как добиться хороших профессиональных (или инструментальных) характеристик на частотах, где материал экрана кабеля недостаточно толстый, чтобы обеспечить достаточную глубину покрытия для разделения внутренних и внешних токов, рассматривается в [18]. . Это имеет особое значение для обычных опасений по поводу так называемых «контуров заземления» или «контуров шума» в системах и установках.

Если нет металлического шасси или корпуса, который можно было бы использовать в качестве общего экрана продукта, можно добиться тех же преимуществ за счет соответствующей конструкции/компоновки печатной платы, используя недорогое экранирование на уровне платы (BLS), где высокие уровни экранирования требуются, как подробно описано в [19].Однако, учитывая быстрые темпы изменений в электронной промышленности, любой учебник (кроме наиболее академического) устаревает в течение года или двух после публикации, поэтому я постоянно обновляю детали в своих учебных курсах [20] и [20]. 21].

Визуализация того, как на самом деле работают отфильтрованные соединения

«Эффективность фильтрации» проводникового фильтра зависит от импеданса его эталонной ВЧ-плоскости (обычно это плоскость 0V/GND печатной платы, или шасси продукта, или экран корпуса).Это также зависит от импеданса метода соединения фильтра с этой опорной плоскостью.

В приведенном выше абзаце сказано все, что нам нужно знать , но нет практических указаний . Например, мы могли бы понять, что это означает, что единственная точка соединения между фильтром и эталонной плоскостью была бы идеальной, если бы мы сделали сопротивление точки соединения менее нескольких мкОм. Но это предположение было бы неверным, потому что даже если бы один фильтр имел пренебрежимо малое сопротивление , его импеданс (Z) на самом деле был бы Z = R + ( Дж· 2·π· f ·L) – 1/. ( j ·2·π· f ·C), то есть зависит от индуктивности и емкости связи, а также от ее сопротивления.Хотя индуктивность, связанная с одной точкой подключения фильтра, значительна, ее довольно сложно визуализировать.

Кроме того, электрические и магнитные ближние поля на одной стороне фильтра имеют паразитные связи с одной стороны на другую, которые полностью зависят от физической структуры фильтра и окружающих его проводников и изоляторов.

Симуляторы цепей, такие как SPICE, предполагают, что все токи и напряжения остаются внутри проводников — что никогда верно — они действительно распространяют магнитные и электрические волны (т.е. ближние поля) в пространствах вокруг проводников. Такое чрезмерное упрощение является одной из основных причин, по которой моделирование схемы фильтра всегда предсказывает лучшую «эффективность фильтрации», чем фильтры достигают в реальной жизни, особенно при попытке добиться затухания более 40 дБ на частотах выше 100 МГц.

Итак, у нас есть много хороших советов о том, как собрать/установить фильтры, чтобы они функционировали должным образом, но ни один из них не дает нам никаких практических указаний.

Однако визуализация поверхностных течений является ключом к быстрому и легкому проектированию сборки/установки фильтра.

Для достижения наилучших характеристик ЭМС сборка/установка фильтра должна обеспечивать естественное протекание как внутренних, так и внешних поверхностных токов по их оптимальным путям (т.

Правильно спроектированный и собранный фильтр в сборе/установке помогает гарантировать, что достаточно небольшое количество внутреннего поверхностного тока просачивается к снаружи , чтобы соответствовать спецификации выбросов.Это также помогает обеспечить утечку достаточно небольшого количества внешнего поверхностного тока к внутреннему , , чтобы соответствовать спецификации помехоустойчивости.

Таким образом, визуализируя поверхностные потоки, текущие подобно слоям воды, мы легко спроектируем так, чтобы достаточно небольшое количество внутренних полей просачивалось в снаружи для достаточно низкого уровня радиоизлучения. И эта небольшая утечка из внешних полей в внутри для достаточно хорошей невосприимчивости к радиочастотам.

Трудно визуализировать (и проектировать) электромагнитные волны и поля, но, как показано на рис. 7, легко визуализировать (и проектировать) поверхностные токи.

Рисунок 7: Сборка/установка фильтра и поток поверхностных течений


Схема фильтра, показанная на рис. 7, проста для наглядности. Существует множество схем фильтров, многие из которых более сложны, чем набросок простого π-фильтра.В фильтрах с более высокими характеристиками часто используются проходные конденсаторы или, что еще лучше, проходные тройники и π «штыри фильтра» (например, используемые в очень дорогих соединителях с фильтрами военного назначения с высокими техническими характеристиками).

На рис. 7 показан пример установленного на шасси фильтра сигналов, данных или мощности, чтобы упростить визуализацию поверхностных токов. Те же принципы применимы к фильтрам, собранным на печатных платах, с конденсаторами, припаянными к сплошной опорной ВЧ-плоскости, обычно к плоскости 0 В (или «GND»).

В равной степени можно добиться хороших характеристик фильтра с помощью фильтров, установленных на печатной плате, особенно при использовании BLS, и необходимые методы описаны в [19] и обновлены в [20] и [[21]. Достижение высокой производительности, необходимой для самых строгих военных спецификаций испытаний на электромагнитную совместимость, с фильтрами, установленными на печатной плате, и отсутствием общего металлического корпуса по-прежнему не для нас (но мы работаем над этим).

Если фильтры, установленные на печатной плате, используются в продуктах, которые опираются на общий экран корпуса, действительно очень важно, чтобы базовая плоскость печатной платы создавала радиочастотную связь с очень низким сопротивлением к металлическому корпусу.Как правило, этого проще всего добиться с помощью экранированного разъема, подобного показанному на рис. 5, даже если сами кабели с фильтром не экранированы.

Как и прежде, заявление об импедансе соединения в предыдущем абзаце дает мало практических указаний по проектированию. А также, как и раньше, визуализация внутренних/внешних поверхностных токов и обеспечение того, чтобы они оставались внутри/снаружи всего корпуса, упрощает хороший дизайн.


Обзор экранирования и фильтрации

На рис. 8 показан эскиз одного из моих учебных курсов, посвященный успешному экранированию и фильтрации.Обратите внимание на очень строгие рекомендации по радиочастотному соединению любого/каждого экрана кабеля или другого проводника (независимо от того, являются ли они электрическими проводниками или нет) с поверхностью экранированного корпуса в точке входа или выхода проводника.

Рис. 8. Обзор: работа с проводниками, входящими и выходящими из экранированного корпуса


Причины этого вполне понятны, если представить, что все внешние токи находятся снаружи корпуса, а все внутренние поверхностные токи — внутри.

И когда мы сталкиваемся с продуктом, в котором используется общий экранированный корпус, но который не соответствует требуемым испытаниям на электромагнитную совместимость, мы можем оценить его, визуализировав все возможные пути утечки поверхностных токов не на ту сторону.

Конечно, мы можем быстро найти точки утечки с помощью датчиков ближнего поля, но они не могут показать нам, как решить проблему, и решение может быть неочевидным. Тем не менее, визуализация всех возможных способов проникновения или утечки поверхностных токов в точках утечки является очень эффективным способом быстрого определения того, как лучше всего устранить сбой теста ЭМС.

Наконец, на рис. 9 показан практический пример проблемы проектирования ЭМС, с которой я почему-то часто сталкивался в 2017 году.

Рисунок 9: Пример экранированного корпуса военного класса с утечкой


Я думаю, что аннотации на рисунке 9 настолько ясны, что мне не нужно повторять их здесь, но я хотел бы сделать последнее замечание:

Фильтры сами по себе не могут обеспечить хорошую «эффективность фильтрации»

Производители фильтров никогда не печатают заявления об отказе от ответственности или предупреждения по сборке/установке в своих спецификациях; или показать, как их фильтры были фактически испытаны, или описать, как их фильтры должны быть собраны/установлены, чтобы достичь чего-то, что приближается к их спецификациям.

Поэтому понятно, что конструкторы считают, что сборка/установка фильтра не имеет значения, что они предполагают, что фильтры полностью удовлетворят свои технические требования самостоятельно. Я часто встречаю разработчиков, которые сделали это ошибочное предположение, когда занимаюсь поиском недостатков в ЭМС.

На самом деле технические характеристики фильтров действительны только в том случае, если фильтры правильно установлены в стене хорошо экранированного корпуса. Вот как их тестируют их производители, и именно так они должны использоваться в реальных продуктах, чтобы иметь хоть какой-то шанс достичь своих спецификаций!

Конструктор, который понимает скин-эффект и поверхностные токи и применяет эти знания очень простыми, легкими и быстрыми способами, которые я описал в этой статье, никогда не сделает ошибку, предположив, что фильтр может достичь своих полных технических характеристик, не будучи должным образом интегрированным с соответствующими экранирование.Понимание скин-эффекта и поверхностных токов и его применение, как описано в этой статье, также является мощным инструментом для предотвращения многих других причин проблем с электромагнитной совместимостью, а не только неправильной сборки или установки фильтра.

Выводы

Понимание скин-эффекта в достаточной степени, чтобы визуализировать потоки поверхностных токов как прокси для ближних полей, является очень мощным методом хорошей разработки ЭМ (т. е. быстрого и экономичного проектирования SI, PI и EMC) и поиска неисправностей.Я надеюсь, что это краткое введение побудит читателей узнать больше и начать использовать эту очень эффективную технику.

Каталожные номера

  1. «Введение в электромагнитную инженерию», Кит Армстронг, страницы 20–37 в выпуске In Compliance за июль 2017 г., https://incompliancemag.com/DigEd/icm1707
  2. «Физика электромагнитной совместимости», Кит Армстронг, серия статей, первоначально опубликованных в журнале EMC в 2009 и 2010 годах, которую можно бесплатно загрузить с сайта www.emcstandards.co.uk/the-physical-basis-of-emc
  3. «Физика ЭМС», Кейт Армстронг, Натвуд, Великобритания, октябрь 2010 г., ISBN: 978-0-9555118-3-7, полноцветная графика повсюду, печать на заказ: https://emc-eandt.com/index.php /emc-книги/
  4. www.emcstandards.co.uk/testimonials
  5. www.emcstandards.co.uk/online-training
  6. www.compliance-club.com/keitharmstrong.aspx
  7. Журнал SAFETY & EMC, посетите веб-сайт www.semc.cesi.cn/gqmle.asp и выполните поиск статей, опубликованных на китайском языке (в основном) и некоторых на английском, с помощью <>
  8. См. все учебники Армстронга на https://emc-eandt.com/index.php/emc-книги
  9. https://en.wikipedia.org/wiki/E_(математическая_константа)
  10. «Введение в электромагнитную совместимость, 2-е издание», Клейтон Р. Пол, Wiley-Interscience, январь 2006 г., ISBN: 978-0-471-75500-5
  11. «EMC для разработчиков продуктов, 5-е издание», Тим Уильямс, Newnes, 2016 г., ISBN в мягкой обложке: 9780081010167, ISBN электронной книги: 9780081010143, www.bh.com/newnes
  12. Свойства материала глубины скин-слоя: www.rfcafe.com/references/electrical/cond-high-freq.хтм
  13. Формула глубины кожи: www.rfcafe.com/references/electrical/skin-depth.htm
  14. Он-лайн калькулятор глубины кожи: www.rfcafe.com/references/calculators/skin-depth-calculator.htm
  15. «Экономичное проектирование ЭМС на основе законов физики», Кит Армстронг, с сайта www.emcstandards.co.uk/additional-resources1
  16. «Демонстрация электромагнитной совместимости Cherry Clough», www.cherryclough.com/userfiles/file/W800%20emissions%20demo.doc
  17. «КЭД, странная теория света и материи», Ричард П.Фейнман, издательство Принстонского университета, мягкая обложка (2014) ISBN: 9780691164090, ISBN электронной книги: 9781400847464
  18. «Проектирование вводов/выводов таким образом, чтобы они не страдали от токов контура заземления в экранах кабелей», Кит Армстронг, бесплатная загрузка:
    www.emcstandards.co.uk/designing-ios-so-they-will- не-страдать-от-g
  19. «EMC для печатных плат — базовые и расширенные методы проектирования и компоновки, издание 2», Кейт Армстронг, Nutwood UK, декабрь 2010 г., ISBN 978-0-9555118-5-1, полноцветная графика повсюду, печать на заказ: https: //emc-eandt.com/index.php/emc-книги
  20. «Основные методы проектирования / компоновки печатных плат для рентабельных SI, PI и EMC в 2018 году», www.emcstandards.co.uk/essential-pcb-designlayout-techniques-for-cost
  21. «Усовершенствованные методы проектирования печатных плат для рентабельных SI, PI и EMC в 2018 году», www.emcstandards.co.uk/advanced-pcb-design-for-cost-efficient-si-pi-an

Ток 1,0 А существует в медной проволоке с поперечным сечением 1,0 мм2 Принимая один свободный электрон на атом, рассчитайте дрейфовую скорость свободных электронов в проволоке. Плотность меди 9000 кг·м–3 — Физика

Дано:-

Ток, i = 1 А

Площадь поперечного сечения, А = 1 мм 2  = 1 × 10 –6 м 2

Плотность меди,

ρ = 9000 кг/м 3

Длина проводника = l

Также

Масса медной проволоки = Объем × плотность

\[\Стрелка вправо m = A \times l \times \rho\]

\[ \Стрелка вправо m = A \times l \times 9000    kg\]

Мы знаем, что число атомов в молекулярной массе M = N A

∴ Количество атомов в массе m, N = \[\left( \frac{N_A}{M} \right)m\]

, где N A известно как число Авагадро и равно 6 × 10 23 атомов.{23} \times 9000}{63 .{- 3}\text{ м/с} \]

\[ =   0 . 073\text{ мм/с}\]

Как площадь поперечного сечения провода влияет на электрический ток? – Restaurantnorman.com

Как площадь поперечного сечения провода влияет на электрический ток?

Зависимость между сопротивлением и площадью поперечного сечения провода обратно пропорциональна. Когда сопротивление в цепи увеличивается, например, путем добавления дополнительных электрических компонентов, в результате ток уменьшается.

Почему сила тока не зависит от площади поперечного сечения?

А ток определяется как скорость протекания заряда. Таким образом, ток будет оставаться постоянным. Величина тока зависит от поперечного сечения провода, то есть для данного проводника сопротивление удваивается, когда площадь поперечного сечения уменьшается вдвое. ЭДС, обеспечиваемая напряжением, позволяет течь току.

Как изменится сопротивление провода при уменьшении площади поперечного сечения?

Из графика видно, что по мере увеличения площади поперечного сечения A сопротивление R уменьшается.Более детальное исследование показывает, что сопротивление и площадь поперечного сечения обратно пропорциональны. Если вы удвоите площадь поперечного сечения, вы уменьшите вдвое сопротивление провода.

Какая связь между площадью поперечного сечения и сопротивлением?

Сопротивление обратно пропорционально площади поперечного сечения. Чем больше площадь поперечного сечения провода, тем большее количество электронов испытывает «электрический наклон» из-за разности потенциалов.

Почему площадь поперечного сечения обратно пропорциональна сопротивлению?

При увеличении площади поперечного сечения пространство между заряженными частицами увеличивается, поэтому вероятность столкновения уменьшается.Следовательно, сопротивление уменьшается по мере увеличения площади. Другими словами, они обратно пропорциональны.

Что произойдет, если вы используете провод неправильного сечения?

Если используется неправильный размер, ваш усилитель не будет получать надлежащее напряжение, необходимое для работы с его возможностями.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.