Электронергия течет внутри провода или снаружи?

[Dmitriy40]

(Оффтоп)

EUgeneUS
Наводка прилетела от киловаттного импульсного блока питания другой фигни. Чьи 230В провода шли в том же кабель-канале из общего щитка (БП 24В был в щитке). Были ли пары скручены именно в этих случаях не уверен, но скрутку 24В пары делали, не помогает (девайс когда не сгорает, тогда просто глючит/сбивается). Экран для 24В пары (использовали экранированный UTP-5, не помню точное обозначение) тоже не помогает, но тут не уверен что экран правильно подключили. Не ожидал что наводки не лягут на входной ёмкости в десяток мкФ (0.5А DC-DС на плате столько достаточно, впрочем и электролит 100мкФ не помогал). В итоге пришлось менять/дорабатывать входную цепь питания (к сожалению разработчик девайса как раз я).

Из перечисленного оборудования наводки могут генерить любые с движками, но фен и миксер вряд ли мощнее ватт 300, а вот стиралка ... Там конечно давно уже (а)синхронные движки с электронным управлением, но как-то не очевидно что не будет бросков тока.
Но согласен, из перечисленного ничего не сгорит. Всё же по входу 230В защита для электроники обязательна (даже у китайских поделок, благо недорога), а что-то мощное плевало на наводки.
Наверное зря я опять влез не по делу.

[EUgeneUS]

Dmitriy40

(Оффтоп)

Dmitriy40 в сообщении #1619446 писал(а):

Наверное зря я опять влез не по делу.

Нисколько не зря. Зачастую в погоне за категоричными формулировками не расписываю подробно - в каких условиях они верны. А раз уж Вы заметили, что не во всех, то у других (некоторых) читателей уж тем более в таких случаях может сложится неверное представление.

Dmitriy40 в сообщении #1619446 писал(а):

Там конечно давно уже (а)синхронные движки с электронным управлением, но как-то не очевидно что не будет бросков тока.

Ну, искрение щёток, ну, включение ТЭНа, всё это шум в эфир, а не угроза соседнему прибору.

Dmitriy40 в сообщении #1619446 писал(а):

Всё же по входу 230В защита для электроники обязательна (даже у китайских поделок, благо недорога), а что-то мощное плевало на наводки.

Это, да. Но это от других неприятностей, не от наводок от проводов соседней стиралки.

Dmitriy40 в сообщении #1619446 писал(а):

Наводка прилетела от киловаттного импульсного блока питания другой фигни. Чьи 230В провода шли в том же кабель-канале из общего щитка (БП 24В был в щитке).

Насколько понимаю, 230 В киловаттного БП и 24В гальванически развязаны. Тогда наводки "по земле" должны быть исключены.

Dmitriy40 в сообщении #1619446 писал(а):

Экран для 24В пары (использовали экранированный UTP-5, не помню точное обозначение) тоже не помогает, но тут не уверен что экран правильно подключили.

Экран и не поможет. Он помогает от наводок электрическим полем, а не магнитным. А это короткие иголки через паразитные дифф-цепи. Беда для сигнала и ничто для питания.

Dmitriy40 в сообщении #1619446 писал(а):

(использовали экранированный UTP-5, не помню точное обозначение)

А вот то, что витая пара не помогла - это действительно странно.

Dmitriy40 в сообщении #1619446 писал(а):

Не ожидал что наводки не лягут на входной ёмкости в десяток мкФ (0.5А DC-DС на плате столько достаточно, впрочем и электролит 100мкФ не помогал).

Видимо, пик был очень крутым, электролиты не сработали из-за высокой индуктивности. Он и лёг на керамике поэтому.

Dmitriy40 в сообщении #1619446 писал(а):

Были ли пары скручены именно в этих случаях не уверен,

Тут кстати есть нюанс. Если одна пара скручена, а другая нет, то наводок будет меньше, чем если бы были скручены обе в одну сторону. Особенно, если скрутка с одним и тем же шагом, тогда совсем плохо будет, почти как будто и нет скрутки. Поэтому в UTP все пары крутят с разным шагом.

ИМХО, проблема в киловаттном БП. Не должен он так срать в сеть.

[Dmitriy40]

EUgeneUS

(Оффтоп)

EUgeneUS в сообщении #1619449 писал(а):

Насколько понимаю, 230 В киловаттного БП и 24В гальванически развязаны.

Разумеется. БП какой-то стандартный для пром.электроники.

EUgeneUS в сообщении #1619449 писал(а):

Экран и не поможет. Он помогает от наводок электрическим полем, а не магнитным. А это короткие иголки через паразитные дифф-цепи. Беда для сигнала и ничто для питания.

А вот в магнитности наводок я не очень уверен: киловаттный бп выдаёт постоянные 30кВ на выходе (частота преобразования порядка 50кГц) и провода там без экранов и фильтров, в эфире срань жуткая, но хоть не в том же кабель-канале и то хлеб. Может ли это навестись на 5м проводов до щитка - без понятия, по ощущениям - может. Другое дело я не понимаю почему всё что наводится из эфира не ложится на ёмкостях, ведь иголки там максимум микросекундные, а скорее доли мкс, на порядок-два выше частоты коммутации. Керамика на этих частотах ещё вполне себе ёмкость, пусть даже и в разы меньше номинала, но для таких коротких иголок должно хватать.

EUgeneUS в сообщении #1619449 писал(а):

Поэтому в UTP все пары крутят с разным шагом.

В курсе. Но по UTP пустили лишь 24В, не 230В конечно, там-то нормальный силовой кабель, а у них шаг скрутки за десяток см вроде бы.

EUgeneUS в сообщении #1619449 писал(а):

ИМХО, проблема в киловаттном БП. Не должен он так срать в сеть.

Китайцы ... Там на входе кроме варистора (точнее tvs диода) и полумостовых кондёров собственно и нет ничего фильтрующего. Видимо считают "промышленному оборудованию чихать на помехи" ...

Ладно, проблему решили, причём как обычно не разобравшись в причинах, но симптомы исчезли и заказчика устроило. Так что пожалуй закруглимся.

[rascas]

(Оффтоп)

Лет 25 назад имел дело примерно с 500 устройствами, подключёнными по интерфейсу RS-232, располагающихся в разных офисных помещениях.
Длина этих линий передачи данных была в среднем 20 метров. И обычно проходили эти линии передачи в отдельном коробе, параллельно коробу с силовыми кабелями 220в.
Расстояние между кабелями 220в и линиями передачи данных было ~ 5см.
Проводка линий передачи данных была выполнена четырёхжильным телефонным проводом, типа "лапша". Скорость была установлена 19200 бод.
Работало это всё годами, и ничего не сбоило, и интерфейсы RS-232 из строя не выходили.

[realeugene]

В быту не может быть ничего плохого. Проблемы могут быть на производстве, где бывают пуски мегаватных электроустановок. Ну или если молния ударит, там шаговое напряжение может и человека убить.

[amon]

EUgeneUS в сообщении #1619343 писал(а):

Снаружи и немного (насколько проникает электрическое поле в толщу металлического проводника) внутри.

А это не так. Внутри проводника с постоянным током $I$ есть постоянное электрическое и магнитное поле. Магнитное поле элементарно считается для круглого прямого проводника. В таком проводнике все силовые линии - окружности что снаружи, что внутри.
Проинтегрируем уравнение

$$\operatorname{rot}H=\frac{4\pi}{c}j$$

по площади такой окружности радиуса $r\le R$ ($R$ -- радиус провода), воспользуемся тем, что $j=\frac{I}{\pi R^2}$ и получим

$$H=\frac{2I}{cR}r.$$

Вектор Пойнтинга $S=\frac{c}{4\pi}\[E\times H\]$ будет направлен по радиусу провода и равен

$$S=\frac{EIr}{2\pi R^2}.$$

Это работает вплоть до поверхности провода. Через поверхность провода длиной $L$ в единицу времени протекает энергия

$$S2\pi R L=\frac{EIR}{2\pi R^2}2\pi RL=IEL=IU,\, \text{где}\, U=EL.$$

Эту энергию и можно извлечь из этого куска и пустить на нужды народного хозяйства.

[EUgeneUS]

amon в сообщении #1619601 писал(а):

Эту энергию и можно извлечь из этого куска и пустить на нужды народного хозяйства.

Меня гложут смутные сомнения, что Вы ошиблись с направлением вектора Пойтинга.
Если из цилиндрического куска проводника энергия уходит через поверхность, то откуда она там берётся?
Попадать через торцы она не может - выберем торцы, перпендикулярные $\mathbf{j}$, а значит и $\mathbf{E}$.

Поэтому электромагнитная энергия течет не из проводника, а в проводник, и там превращается в тепло на омическом сопротивлении.

[amon]

EUgeneUS в сообщении #1619603 писал(а):

Меня гложут смутные сомнения, что Вы ошиблись с направлением вектора Пойтинга.

Направление должно быть внутрь провода. Я считал только модуль.

[Amw]

amon в сообщении #1619606 писал(а):

Направление должно быть внутрь провода.

Вдоль, если провод без потерь. А если с потерями, то есть нормальная составляющая внутрь.

[wrest]

Amw в сообщении #1619607 писал(а):

Вдоль, если провод без потерь.

Если провод без потерь, то он везде эквипотенциальный и электрическое поле ($\vec E$) ноль?

[EUgeneUS]

amon в сообщении #1619606 писал(а):

Направление должно быть внутрь провода.

А если направление внутрь, то использовать это в народном хозяйстве можно только для обогрева темными зимними вечерами.

-- 24.11.2023, 17:39 --

wrest в сообщении #1619608 писал(а):

Если провод без потерь, то он везде эквипотенциальный и электрическое поле ($\vec E$) ноль?

ага. Поэтому и нет перетока энергии в-из провода через его поверхность.

-- 24.11.2023, 17:42 --

Amw в сообщении #1619607 писал(а):

Вдоль, если провод без потерь.

Это снаружи провода.
Если провод без потерь, то энергия через него не течёт вообще.

[Amw]

EUgeneUS в сообщении #1619609 писал(а):

Это снаружи провода.

Ну не внутри же...

[amon]

EUgeneUS в сообщении #1619609 писал(а):

если направление внутрь, то использовать это в народном хозяйстве можно только для обогрева темными зимними вечерами.

Может, для обогрева, может - лампочкой светит, это не суть важно. Важно, что получается стандартная электротехническая формула для мощности $W=IU,$ и эта мощность поступает снаружи. Для батарейки мощность уходит из батарейки, в ней ток течет против электрического поля, и направление вектора Пойнтинга за счет изменения знака $H$ меняется на противоположное. То есть, энергия вылетает из батарейки, болтается где-то в пространстве, потом возвращается в провод.

Amw в сообщении #1619607 писал(а):

Вдоль, если провод без потерь. А если с потерями, то есть нормальная составляющая внутрь.

В реальном проводе с постоянным током (сверхпроводники - другая песня) есть постоянное электрическое поле. Оно создается зарядом на поверхности провода, что периодически переоткрывается раньше латиноамериканскими, а нынче - китайскими учеными, и направлено вдоль провода. Магнитное поле перпендикулярно току, вектор Пойнтинга перпендикулярен и тому, и другому, и, значит, направлен перпендикулярно поверхности провода то ли внутрь, то ли наружу.

[Amw]

amon в сообщении #1619624 писал(а):

В реальном проводе с постоянным током (сверхпроводники - другая песня) есть постоянное электрическое поле. Оно создается зарядом на поверхности провода, что периодически переоткрывается раньше латиноамериканскими, а нынче - китайскими учеными, и направлено вдоль провода. Магнитное поле перпендикулярно току, вектор Пойнтинга перпендикулярен и тому, и другому, и, значит, направлен перпендикулярно поверхности провода то ли внутрь, то ли наружу.

"В реальном проводе с постоянным током... ...есть постоянное электрическое поле. Оно создается зарядом на поверхности провода... ...и направлено вдоль..." перпендикулярно поверхности провода для сверхпроводника и чуть наклонено в сторону нагрузки для реального проводника (за счет разности потенциалов вдоль). Вектор Пойнтинга направлен по касательной к поверхности вдоль проводника, если потерь в нет и чуть "зарывается" в проводник с потерями.

[amon]

Amw, на картинке нарисовано поле снаружи (причем, не правильно, провод заряжается неоднородно), а я писал о том, что внутри, вплоть до поверхности.