Скин-эффект

СПБГУАП группа 4736

ρ - удельное сопротивление, μm - относительная магнитная проницаемость, f - частота.

Всем известно - от плазменного шара током не бьет. Хотя напряжение в десятки тысяч вольт проходит через человека… Почему???

Если подать на плазменный шар очень высокое напряжение - более

100KV - разряды начнут выходить из стеклянной колбы. Опять же, эти искры можно «потрогать», только Вы ничего не почувствуете.

Снимем шар с подставки.

И, наконец, отключим саму подставку от катушки Тесла.

Во всех 4 случаях через человека проходит ток в 100-200KV, но почему же он не оказывает никакого действия? Сила тока маленькая? Нет, включив в цепь >катушка Тесла -> провод -> искра -> человек< лампу накаливания

(если в ней будет хотя бы один виток волоска - опыт не получится), можно заставить волосок нагреться.

СПБГУАП группа 4736

Ответ прост: высокочастотный ток проходит только по поверхности проводника (коже), вызывая лишь нагревание. Но не стоит думать, что разряд от катушки Тесла полностью безопасен по 2 причинам

) некоторые искры могут иметь низкую частоту

) в месте входа искры в тело будет ожог.

Для избежания ожогов необходимо держать в руке небольшой металлический НЕ изолированный предмет (например, отвертку, кусочек фольги или провода).

Во время экспериментов была использована 450W катушку Тесла,

включенная на средней мощности, чтобы не допустить повреждение WEB

камеры, которая вела съемку.

СКИН система представляет собой надёжный и безопасный комплекс,

предназначенный для обогрева трубопроводов, имеющих различную длину,

при подводной, подземной и надземной прокладке, а также, в зонах,

обладающих повышенной взрывоопасностью.

СКИН система является единственно возможным методом обогрева для трубопроводов без сопроводительной сети, длина которых может составлять до 30 тысяч метров;

система сконструирована с высокими показателями надёжности и прочности;

СКИН эффект даёт возможность обогревать магистрали любой протяжённости;

можно применять в зонах повышенной взрывоопасности;

элементы для нагрева имеют показатель тепловыделения до 120

СПБГУАП группа 4736

технологическому и атомному надзору и сертификат соответствия ГОСТ Р;

на внешних частях элементов, которые выделяют тепло, нет

потенциала, они не нуждаются в электроизоляции, так как заземлены.

Назначение СКИН система (Индукционно-резистивная система) позволяет

поддерживать заданные температуры трубопроводов, предохраняет их от замерзания, даёт возможность производить разогрев магистралей любой протяжённости.

СКИН система является уникальной, так как она одна может осуществлять обогрев трубопроводного плеча при длине магистрали до 30

тысяч метров с подачей питания без сети сопровождения. СКИН эффект позволяет получить экономические выгодный обогрев магистралей любой длины при наличии сети сопровождения.

Принцип действия электромагнитный скин эффект тесла

Элемент для нагрева изготавливается из трубы из стали с диаметром,

замеренным снаружи равным 20-60 миллиметрам с толщиной стенки 3 мм. В

трубе расположен проводник (изолированный) из алюминия или меди

(сечение - 10-50 кв. мм), который соединён электрически с трубой в конце

СПБГУАП группа 4736

плеча. Между трубой и проводником в начале плеча осуществляется подача напряжения (переменного). Значение этого напряжения зависит от длины обогреваемого участка и от требуемого теплового выделения.

Токи трубы и проводника направлены друг к другу, что вызывает эффект близости и поверхностный эффект. Ток в трубе проходит по внутреннему слою, а напряжения на её поверхности нет. Проводник производится из алюминия или меди (немагнитные материалы), поэтому существенного поверхностного эффекта нет, а переменный ток протекает по проводниковому сечению. Главный элемент, который выделяет тепло в СКИН системе - труба, которая берёт на себя около 80 процентов системной мощности.

Преимущества

Большая длина обогреваемого участка трубопровода.

Небольшое системное сопротивление на метр длины в сочетании с большим напряжением электропитания даёт возможность питать до 30 тысяч метров плечей обогрева.

Запитка происходит с одного конца. По своей сути конструкционное решение системы позволяет осуществлять питание участка для обогрева с одного конца.

Электробезопасность. Внешняя часть элемента для нагрева обладает нулевым показателем потенциала относительно земли и заземлена.

Хороший тепловой контакт. Элемент для нагрева (металлический)

СПБГУАП группа 4736

крепят (специальными крепёжными деталями) или приваривают к трубопроводу. Чтобы улучшить контакт (тепловой) применяют паста с хорошей теплопроводностью.

Простота монтажа. На тепловыделяющих элементах отсутствует внешняя теплоизоляция, что обуславливает невозможность её повреждения при проведении монтажных работ.

Повышенная надёжность. Труба из стали (низкоуглеродистой)

гарантирует защиту проводника от различных повреждений и механическую прочность, что немаловажно для магистралей, которые проложены под водой и землёй.

Тепловыделение Рабочий температурный интервал составляет от -50 градусов до +200

градусов. Электрическое питание варьируется от 50 Герц до 5 киловатт.

Конструкционные элементы включают в себя:

•Элемент, выделяющий тепло - стальная труба с диаметром 20-60 мм и толщиной стенки не менее 3 мм.

•Проводник. В качестве токонесущего проводника используется спецпроводник, противостоящий механическим нагрузкам при проведении монтажных работ, тепловым нагрузкам до 200 градусов и высокому напряжению до 5 кВт.

•Защита против коррозии - если необходимо заказчику, можно применить эпоксидное покрытие.

Управление Для увеличения эффективности, система ИРСН оборудуется

специальным устройством управления, которое понижает мощность обогрева тогда, когда температура наружного воздуха увеличивается. Такое устройство управления гарантирует тщательный контроль над системным состоянием и даёт возможность обнаружить аварийные обстоятельства, что немаловажно.

СПБГУАП группа 4736

Пример обогрева теплоизолированного трубопровода тремя нагревательными элементами СКИН-системы с суммарной мощностью 130

Вт/м.

Диаметр трубы 530 мм, t окр. Возд. = - 20°

Схема электропитания участка трубопровода, обогреваемого СКИН-

системой Трубопроводный участок с обогревом СКИН-системой (схема

электрического питания). Система электрического питания включает в себя трансформаторную подстанцию комплектного типа (КТП), с ячейками

(распределительными) низкой и высокой стороны, особый трансформатор

(симметрирующий), систему управления и контроля. Комплектную трансформаторную подстанцию устанавливают в обогреваемом герметизированном контейнере.

СПБГУАП группа 4736

Список литературы

1)Нетушил А.В., Поливанов К.М., Основы электротехники, т. 3, М., 1956;

2)Поливанов К.М., Теоретические основы электротехники, ч. 3 - Теория электромагнитного поля, М., 1975;

) Нейман Л.Р., Поверхностный эффект в ферромагнитных телах, Л. - М.,

1949.

) Калашников С.Г., Электричество, М., 1956 (Общий курс физики, т. 2).

) Толмасский И.С., Металлы и сплавы для магнитных сердечников, М.,

1971.