Het Skin effect op bedrading onder de modelbaan.

[Priegelman]

Martin, dat de discussie een beetje doodloopt daar ben ik het wel mee eens. Ik zal er dan ook niet diep op ingaan maar wil toch het volgende kwijt.

Jij geeft een aantal voorbeelden waar je storingen hebt opgelost. Ik begrijp dat je dit in verband brengt met skineffect. In de voorbeelden zie ik echter behoorlijke draadlengten voorbij komen. Hier denk ik zelf vrij snel aan het oppikken van storing. Afhankelijk van hoe een decoder het DCC-signaal van de baan plukt en welke eisen er aan de spanning worden gesteld kan storing van buitenaf door een decoder worden gezien als signaal. Sommige voorbeelden zouden wel mede veroorzaakt kunnen worden door skineffect maar er zijn meer mogelijkheden. Dat is denk ik de reden dat lang niet iedereen overtuigt is. Zoals je ziet wordt het door velen ook niet voor onmogelijk gehouden.
 
Dat kortsluitstromen worden vergroot of later gedetecteerd door verhoogde draadweerstand rond de flanken lijkt mij wel erg onwaarschijnlijk. Afhankelijk van hoe het gemeten wordt echter niet helemaal onmogelijk.

Het zou interessant zijn een testopstelling te maken.
Je zou dan een DCC generator op een lange lijn van b.v. 10 meter ,liefst nog meer aan moeten sluiten waarop aan het einde een decoder is aangesloten en een goede scope.
 DDan moet er wat gedaan worden met de soort draad , massief  of,met litzedraad  .
Ik twijfel echter of we op die manier de praktijk van een modelbaan  na bootsen .
...

Een opmerking over het nabootsen van een modelbaan zag ik eerder al volgens mij. Dit is echter niet nodig. Martin constateert dat soepele geleiders minder vatbaar zijn voor skineffect en deelt deze constatering met ons. Een aantal personen is niet zeker van zijn constatering. De vraag onstaat dan of het zo is of niet. Het zou volstaan om een meter of 10 aan draad (massieve kern en soepele kern) aan signalen bloot te stellen middels een DCC-generator of een functie-/pulsgenerator (zou mijn keuze zijn) en te kijken of er verschil is tussen de kabelsoorten. Dat maakt de testopstelling meteen eenvoudiger want er is geen grote modelbaan o.i.d. voor nodig.

Een ander punt is de vraag waarom sommige decoders zo een last hebben van een verstoord signaal, welke oorzaak die verstoring ook heeft. Met name de vraag hoe gevoelig een decoder is voor verstoorde flanken (bv minder steil door skineffect), maar ook welke mate storing die bekabeling oppikt een probleem kan zijn.

...
Karst heeft misschien nog wel resultaten gedocumenteerd.

Voor mij is het eigenlijk gewoon duidelijk. Of het Skineffect wel of geen invloed heeft, we blijven adviseren om met soepele aders te werken in clusters. Dan heb je van alle problemen geen last 

Na mijn vakantie heb ik überhaupt voorlopig geen tijd. Moet eind augustus een showroom afhelpen en een winkelpand ontruimd, en daarna nog de werkplaats afmaken zodat ik aan die enorme modelbaan kan beginnen.

Iets met heel druk en veel te doen.

Als Karst iets gedocumenteerd heeft is dat altijd welkom. Dat je preventief adviseert om soepel te gebruiken kan ik mij goed voorstellen gezien jouw ervaringen.
Geniet van je vakantie, zo te zien duurt die veel te kort.

[Martin Domburg]

Dank je, nog tot maandag.

Te kort, of te lang..... heb nu gewoon tijd om een discussie van 7 pagina's op te starten. Kan je nagaan wat ik kan met meer vrije tijd 

Morgen isbhet pokkeweer, we gaan dan kasteel Vianden maar eens bezoeken

[nighttrain1]

Als ik het goed begrijp is het dus beter je baan uit te voeren met bijvoorbeeld 2,5mm soepel luidspreker snoer als ringleiding dan een zelfde doorsnede te gebruiken in de vorm van installatie draad, (wat ik dus zelf ook gedaan heb, toen).
Had bij m`n DC baan zelfs stukken met 6mm2 liggen en een transformator die ook wel de naam moordenaar had, 18A op de baan, je snapt wat er gebeurde bij een ontsporing... rokende E-loc`s.  Niet veel later is de baan op gedeeld in secties en afgezekerd per sectie met 2,5Ampere.
Ik ben elektromonteur van beroep, weet dat skin effect bestaat, en dat het precies anders om werkt als de heer Visser het omschreef in z`n eerste post in deze draad, sorry Ronald maar je hebt het fout.

Mijn baan is best groot (vind ik zelf), 3x de kamer in de rondte, gevoed door een ringleiding met 2,5mm2 VD geïsoleerd. Niet ideaal.
Of ik last heb van het skin effect?? geen idee, zou zomaar kunnen, niet eerder echt op gevallen.
Maar vind de discussie best leuk.
Dat de hoogspanningskabels die buiten door het landschap gaan van aluminium zijn dat wist ik maar dat er een staal kabel in zat is voor mij nieuw, vond het al vreemd dat aluminium zo sterk was en zulke lange stukken kunnen overbruggen, nu leer ik ook wat.
Er loopt zelfs een datalijn met mee is mij ooit verteld, die zit weer verwerkt in de aardkabels.

[Besselspoor]

Morgen is het pokkeweer, we gaan dan kasteel Vianden maar eens bezoeken

Dat is sowieso een aanrader, een prachtig gerestaureerde burcht. Is ook een ongoing process, we zijn er in '95 voor het eerst geweest en er is met name in de omliggende muren en bebouwing nog enorm veel hersteld sindsdien.

Nu weer on topic..

[Montanbahn]

.......
Dat de hoogspanningskabels die buiten door het landschap gaan van aluminium zijn dat wist ik maar dat er een staal kabel in zat is voor mij nieuw, vond het al vreemd dat aluminium zo sterk was en zulke lange stukken kunnen overbruggen, nu leer ik ook wat.......

Vaak is dat tegenwoordig Aramide. Bij hetzelfde gewicht 8 tot 10 x sterker dan staal en omdat het een kunstvezel is, geleid dat uiteraard geen stroom maar dat is ook niet nodig.

[AP3737]

Beste allemaal

Ik heb wat aan het skin effect zitten rekenen, om een gevoel voor getallen te krijgen. Het kan goed zijn dat ik ergens een denk of rekenfout heb gemaakt, dus geen garantie dat dit klopt. Mocht iemand aanvullingen / verbeteringen hebben, dan hoor ik het graag.

Voor mijn berekeningen heb ik gebruik gemaakt van een simpeel spreadsheet, en de volgende online calculators:

• https://www.omnicalculator.com/physics/skin-depth
• https://ohmslaw.eu/wire_resistance/-mm_2.5-mm2-_10-m_mohm_copper

Als eerste heb ik de gelijkstroom weerstand van 10m VD25 draad berekend. Deze is 0,072 Ohm (zie tweede calculator)

Vervolgens heb ik een poging gedaan de weerstand te berekenen bij 10Khz en 100 Khz. Deze is 0,075 Ohm bij 10 Khz, en 0,177 Ohm bij 100Khz
Bij 10Khz dus vrijwel gelijk aan de weerstand bij gelijkstroom, bij 100 Khz een factor 2,5 hoger.

0,177 Ohm is minder dan de RDS van de gemiddelde booster eindtrap. Ook stekkers / overgangen kunnen snel enige tiende Ohm bedragen.
Mijn voorzichtige conclusie is dus dat het skin effect voor de bedrading onder de modelbaan waarschijnlijk geen belangrijke rol speelt.

In onderstaand plaatje heb ik geprobeerd uit te leggen hoe ik aan deze getallen kom. De cirkels stellen de doorsnede van een VD25 draad weer.
Daarin heb ik geprobeerd het skin effect te tekenen. Voor de skin diepte heb ik bovengenoemde calculator gebruikt.
Het skin effect zegt dat op de skin diepte nog maar 37% (1/e) van de stroom loopt. Voor het gemak van de berekening en tekening heb ik maar even gedaan alsof het skin effect niet exponentieel toeneemt, maar ineens optreedt. In andere woorden, in de berekeningen / tekeningen loopt er wel stroom tot de skin diepte, en daarna geen stroom. Dus in het zwarte deel loopt er stroom, en het witte deel loopt er geen stroom.

Een VD25 draad heeft een oppervlakte van 2,5mm2. Hieruit kunnen we de radius van de draad berekenen: 0,89mm
Bij 10Khz is de skindiepte 0,65mm (plaatje lnks). We zien dat door het grootste deel van de kabel nog stroom loopt.
Bij 100Khz is de skindiepte 0,20mm (plaatje rechts).Nu zien we duidelijk dat er alleen aan de buitenkant stroom loopt.

Om de electrische weerstand te berekenen, heb ik het witte oppervlakte (waar dus geen stroom loopt) afgetrokken van het zwarte. Bij 10Khz houden we dan nog een oppervlakte van 2,32mm2 over. Bij 100Khz is dat nog maar 0,99mm2

Als laatste stap het ik berekend hoe groot de weerstand is van een koperen geleider met een oppervlakte van 2,32mm2, en vervolgens met een oppervlakte van 0,99mm2. Daaruit komen bovengenoemde getallen.



Ik wil nog even uitdrukkelijk herhalen dat het kan zijn dat ik denk / rekenfouten heb gemaakt. Dus deze resultaten onder voorbehoud.

Groet, Aiko

[Peter Kleton]

Dat is duidelijk, tenminste bij mij nu.
Maar  nu blijkt dat de spanningsval in 10 meter draad  eigenlijk verwaarloosbaar is resp. 0,22 en 0,5 V.
Mijn conclusie is eigemlijk ,dat er een ander tot nu toe onbekend verschijnsel optreedt met een ringleiding van VD 2,5 en verdwijnt als je soepel draad gebruikt in een ster configuratie.   

 Wordt vervolgd 

[Martin Domburg]

Mooie berekening, volgens mij is dit ook wel correct als ik het lees. Wat komt eruit als je de lengte eens op 15 of 20 meter zet?

Wat Peter zegt is opzich ook wel eens leuk om te onderbouwen met een berekening.

[Peter Kleton]

Hoe bedoel je ,Martin?
Helemaal rechts staat de spanningsval toch al aangegeven?
 Van zulke waardes kan ik niet wakker liggen.
Peter

[Bert55]

Mooie berekening Aiko! Lijkt me een bevestiging dat problemen elders veroorzaakt worden, hier lig ik niet wakker van.
Kleinigheid, denk dat in de tabel links de onderste waarde 100KHz moet zijn?

[Peter Kleton]

 Dat heb ik ook gezien. Die fout zat er expres in om te controleren of we het verhaal wel lazen.
   

[Albert de Heer]

Er loopt zelfs een datalijn met mee is mij ooit verteld, die zit weer verwerkt in de aardkabels.

Die datalijn is gewoon glasvezelkabel. 

[Albert de Heer]

Even een paar dingen op een rijtje zetten :

Skin effect is bij 50Hz al meetbaar, zeker bij hogere stromen. (het hoogspanningskabel verhaal, de kern is van staal).
Bij hogere freqenties wordt het alleen maar meer, dus bij dcc moet het zeker meetbaar zijn. Om vervorming met een scoop aan te tonen zou ik beginnen met een sinus van 6kHz, en dan na 10 mtr kabel en een belasting eens meten wat er over blijft van de spanning, maar ook zeker van de vorm van de sinus. Daarna zou ik hetzelfde willen zien met een blokgolf van 6 kHz. Die zal meer vervormen denk ik.

Als je na dit gemeten te hebben kan zien dat die blokgolf sterk veranderd dan heb je meer met de capacitaire werking  van de kabel te maken dan met het skin effect.

Even voor de hoogspanningsleken onder ons : Als je een hoogspanningslijn van bijv 30km aan 1 kant aansluit op 380kV 50Hz en de andere kant gewoon open laat, (dus geen belasting) hoeveel stroom denk je dan dat er door die kabel loopt? (gemeten op het 380kV aansluitpunt).

De capaciteit in Farad van een massieve 2,5mm2 is vele malen hoger dan die van soepele draad en die vernaggelt je signaal gewoon, volgens mij heeft het niets met skineffect te maken.
Het skineffect zorgt er volgens mij alleen voor dat je te weinig vermogen overhoudt aan het eind van je lijn, maar je signaal vervorming zorgt er voor dat de decoders het aangeboden signaal niet meer begrijpen.

[Peter Kleton]

Helemaal mee eens.
Ik maak het nog ingewikkelder door te denken aan de lijn impedantie van 10 m kabel zoals die gemonteerd is op een modelbaan.
 Helaas is de belasting van zo'n lijn ,een decoder met een motortje eraan niet erg ohms.
Al die dingen kunnen bij grote banen een rol gaan spelen waar Martin e.a. mee te maken krijgen.
Bij kleinere banen op gewone zolders van 5 bij 3 meter zullen die verschijnselen te klein zijn om problemen te geven.
Maar ja ,bij een grotere baan zal het wel een probleem geven wat toch moet worden opgelost. 

[Bert55]

Ik heb wat aan het skin effect zitten rekenen,

Bedacht net nog: kan me niet goed voorstellen dat het skin effect zwart-wit is zoals in jouw berekening, lijkt me dat er een overgangsgebied is.

Relevant zal het wellicht niet zijn.