Discussie over de bromtoon en laagfrequente stoorsignalen

Discussieer mee over de wereld van het grootschalig elektriciteitsnet en alles wat daarmee te maken heeft
maurice
70 kV
Load: 87
Ingelust: 20 jul 2015 21:40
Dichtstbijzijnde trafo: Soest

Re: Discussie over de bromtoon en laagfrequente stoorsignale

Load Ingevoed door maurice » 07 apr 2016 08:37

Ik weet het niet zeker, maar ik heb het gevoel dat je de mist in gaat als je aanneemt dat je de geïnduceerde spanning direct kunt gebruiken om het gedissipeerde vermogen te berekenen.
Als de ring een kleine onderbreking of spleet heeft, dan staat die spanning die je berekent over de spleet.

Maar bij een gesloten ring zal er een stroom gaan lopen die het oorspronkelijke magneetveld tegenwerkt (wet van Lenz). In het geval van supergeleiding zal die stroom zo groot worden dat het omsloten veld netto nul wordt, maar met een kleine weerstand zal die stroom zo groot worden dat er weer een balans is tussen het netto veld enerzijds (som van oorspronkelijke veld en het door de geïnduceerde stroom opgewekte veld) en de spanning volgens de kringintegraal door de ring. En die spanning zal veel lager zijn, vermoed ik.

jwr47
middenspanning
Load: 24
Ingelust: 08 mar 2016 22:32
Favoriete mastsoort: Severn Pylon bij Bristol - GB

Re: Discussie over de bromtoon en laagfrequente stoorsignale

Load Ingevoed door jwr47 » 07 apr 2016 18:01

maurice voegde de load toe:En die spanning zal veel lager zijn, vermoed ik.
Ik heb eens berekend, wat er gebeuren kan en ga uit van een rond zilveren oorringetje 1mm draaddikte en 30mm draadlengte.
Een 1mm² zilverdraad van 1 meter lengte heeft bij 20°C een weerstand van 0,01587 ohm en bij 30mm lengte een weerstand van circa 0,5mOhm. Dit stukje draad vormt 1 kortgesloten winding, waarvoor ik drie gevallen bereken:

1. bij een magneetveld van 1250 uT is de stroomsterkte 10A en de dissipatie 50mW
2. bij een magneetveld van 420 uT is de stroomsterkte 3A en de dissipatie 4,5mW
3. bij een magneetveld van 125 uT is de stroomsterkte 1A en de dissipatie 0,5mW

De opgewekte spanning is zeer laag, bijvoorbeeld bij 10A zo'n 5mV.
De berekening lijkt mij een realistische benadering.
De oorringen zijn normaal gesproken geen "kortgesloten" ringetjes en vermoedelijk soms ook alleen "verzilverd".
De weerstand en de dissipatie worden dan beduidend hoger.

Beneden 50-100mW wordt de warmte m.i. grotendeels door convectie afgevoerd. Vanaf 50-100mW dissipatie kan de warmte wellicht voelbaar worden.
Laatst gewijzigd door jwr47 op 07 apr 2016 21:07, 1 keer totaal gewijzigd.

jwr47
middenspanning
Load: 24
Ingelust: 08 mar 2016 22:32
Favoriete mastsoort: Severn Pylon bij Bristol - GB

Re: Discussie over de bromtoon en laagfrequente stoorsignale

Load Ingevoed door jwr47 » 07 apr 2016 20:55

In het volgende rekenvoorbeeld hebben slimme Amerikaanse boeren 2880 Watt elektrische energie van de hoogspanningsleiding afgetapt, die over hun akker was gespannen.

Zij hebben daartoe over een lengte van 2370 meter direct onder de hoogspanningsleiding op 5meter afstand van die hoogspanningsleiding een heenvoerende lange leiding gespannen en daaronder op 50cm afstand een terugvoerende leiding. Het magneetveld induceert in deze raamantenne een EMK, die 120V bij 24A moet kunnen leveren.

De maximale amplitude van de stroom op de hoogspanningsleiding is 10kA. De frequentie is 60Hz en de maximale spanningsamplitude 170V (netspanning 120V).
De berekening van dit systeem wordt gegeven in http://labman.phys.utk.edu/phys136/modu ... evices.htm en luidt:
Solution:
The magnetic flux through a loop is changing with time.  This flux change induces an emf.  The emf causes a current to flow, which dissipates energy.
(a)  Ampere’s law:  B = μ0I/(2πr), B encircles the power line.
Flux of B through the rectangular loop:  ΦB = a[μ0I/(2π)] ∫5m5.5mdr/r = a[μ0I/(2π)]ln(5.5/5).
emf = -dΦB/dt = -a[μ0/(2π)](dI/dt)ln(5.5/5).
Peak emf = a[μ0/(2π)](2π*60/s*104 A)ln(5.5/5) = a*0.072 V/m.
For a peak emf of 170 V we need a = 2.37 km.
(b)  P = V2rms/R = (120 V)2/(5 Ω) = 2.88 kW.
(c)  2.88 kW *24 h = 69.12 kWh.  The monetary value is $6.91 per day.

Peter Forbes
middenspanning
Load: 43
Ingelust: 19 aug 2015 19:35
Favoriete mastsoort: Groen
Dichtstbijzijnde trafo: Werk: AWW 1-3 (Alblasserwaard), Prive: Marconistraat

Re: Discussie over de bromtoon en laagfrequente stoorsignale

Load Ingevoed door Peter Forbes » 07 apr 2016 22:00

jwr, je voorbeeld werkt volgens mij alleen bij een enkele geleider, in een drie fase circuit zouden de drie magneetvelden elkaar op moeten heffen. Nu is bij de praktische opbouw van de oven het circuit niet mooi symmetrisch en ook zijn de stromen ook niet mooi symmetrisch, dus zijn de lokale magnetische velden lastig te bepalen. Je mag er van mij wel een gooi naar doen, vanaf het werkbordes is de afstand tot fase 1: 3 meter, tot fase 2: 4 meter en tot fase 3: 5 meter. Voor een gemiddelde stroom kan je uitgaan van 25kA. Voor mij persoonlijk is het wat te diep graven om alle wiskunde weer paraat te krijgen

Ik heb nog wel even opgelet hoe lang de medewerkers zich maximaal op het werkbordes bevinden voor werkzaamheden waarbij de oven in bedrijf is (doen van proeven, vervangen zuurstoflans, doorsteken van de slak) en dat is tien minuten, al is het meestal minder dan vijf. Daarna komen ze weer naar binnen in de controle kamer.

jwr47
middenspanning
Load: 24
Ingelust: 08 mar 2016 22:32
Favoriete mastsoort: Severn Pylon bij Bristol - GB

Re: Discussie over de bromtoon en laagfrequente stoorsignale

Load Ingevoed door jwr47 » 08 apr 2016 03:35

Peter Forbes voegde de load toe:Voor mij persoonlijk is het wat te diep graven om alle wiskunde weer paraat te krijgen
Je hebt gelijk, maar ik vind de dissipatiewaarde van enkele mW te laag om het ringetje goed warm te krijgen.

Wat mij opvalt is, dat de opgewekte EMF in de formule evenredig is met de frequentie.

Kan het mogelijk zijn, dat de hogere harmonischen van de "blokvormige" stroomsterkte het hoofdaandeel van de energie voor die warmte leveren?
De hogere harmonischen heffen elkaar ook niet zo goed op als de sinusgolven in een 3-fasensysteem.
Misschien lukt het de invloed van de harmonischen afzonderlijk te berekenen.

Voor de duidelijkheid heb ik de formule nog eens als fotokopie toegevoegd:
formule.JPG
formule.JPG (75.13 KiB) 822 keer bekeken

Peter Forbes
middenspanning
Load: 43
Ingelust: 19 aug 2015 19:35
Favoriete mastsoort: Groen
Dichtstbijzijnde trafo: Werk: AWW 1-3 (Alblasserwaard), Prive: Marconistraat

Re: Discussie over de bromtoon en laagfrequente stoorsignale

Load Ingevoed door Peter Forbes » 08 apr 2016 06:17

De opgewekte spanning is evenredig met U = B*A*ω / wortel 2, ω is gelijk aan 2 pi f, dus ja de opgewekte spanning is evenredig met de frequentie. Het gedissipeerde vermogen is gelijk aan P = U²/R, dus tussen de frequentie en het vermogen zit een kwadratisch verband.

Harmonische stromen dalen op zich snel ten op zichte van de hoofdfrequentie, maar de kwadratische relatie kan nog een hoop recht trekken. Het feit dat ze elkaar niet opheffen kan wel een hoop schelen.

Enige maar die ik erbij heb, is dat er tijdens het insmelten niet bij de oven gewerkt wordt. Dan doen ze alleen bij een vlak bad. Als je naar het voorbeeldje kijkt dat ik had meegestuurd, zie je dat er dan bijna geen harmonische meer inzitten en de vlamboog vrijwel ohms geworden is.

jwr47
middenspanning
Load: 24
Ingelust: 08 mar 2016 22:32
Favoriete mastsoort: Severn Pylon bij Bristol - GB

Re: Discussie over de bromtoon en laagfrequente stoorsignale

Load Ingevoed door jwr47 » 08 apr 2016 10:09

Peter Forbes voegde de load toe: Enige maar die ik erbij heb, is dat er tijdens het insmelten niet bij de oven gewerkt wordt.
Zolang de drie fasen zich netjes sinusvormig gedragen kan het ringetje eigenlijk geen beduidende warmte ontwikkelen.
Het is een interessant thema, maar ik denk, dat we aan dit thema nu genoeg besteed hebben.

Wellicht is het thema corona enige aandacht waard?

BaDu
Globale moderator
Load: 1367
Ingelust: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Dichtstbijzijnde trafo: Kattenberg

Re: Discussie over de bromtoon en laagfrequente stoorsignale

Load Ingevoed door BaDu » 08 apr 2016 21:34

jwr47 voegde de load toe:Wellicht is het thema corona enige aandacht waard?
Hoewel corona geluiden niet echt bromtonen zijn is het wel een van de weinige geluidsbronnen van hoogspanningssystemen. Het geluid is een soort sissend knetterend geluid met een redelijk hoge frequentie. Eigenlijk is het geluid heel herkenbaar en vrijwel niet te verwarren met welk ander geluid dan ook (voor mij in ieder geval).

Edit:
Een bonuspunt wie weet te vertellen waar de bovenstaande video is gemaakt.

Corona ontladingen ontstaan doordat de elektrische veldsterkte plaatselijk groter is dan de doorslagspanning van lucht. De lucht verliest dan heel plaatselijk zijn isolatiewaarde en ioniseert, de lucht gaat plaatslijk geleiden waarden het veld verdeeld wordt en het verschijnsel stopt. De veldsterkte is niet groot genoeg om de totale isolatie te verliezen en een overslag te laten ontstaan.
Dit ontstaat vaak op plekken waar de hoogspanningsgeleiders scherpe hoeken vertonen. Daarom wordt vaak op deze plekken coronaringen of schijven aangebracht om het veld beter te verdelen.

Een bijkomend effect van corona ontladingen is dat er schadelijke gassen vrijkomen waarvan Ozon de belangrijkste is. Een corona ontlading gaat gepaard met blauw/paars tot ultra violet licht. Corona ontladingen in hoogspanningssystemen komen vaker voor naarmate de luchtvochtigheid of de luchtvervuiling groter is.
KML-generator generator

Peter Forbes
middenspanning
Load: 43
Ingelust: 19 aug 2015 19:35
Favoriete mastsoort: Groen
Dichtstbijzijnde trafo: Werk: AWW 1-3 (Alblasserwaard), Prive: Marconistraat

Re: Discussie over de bromtoon en laagfrequente stoorsignale

Load Ingevoed door Peter Forbes » 09 apr 2016 11:57

Badu, je link naar je video werkt niet, ik krijg een 404 melding.

Ook in middenspanning installaties zie kom ik tegenwoordig meer ultra sound metingen tegen om ontladingen te detecteren. Het gaat hierbij niet direct om corona, maar meer om ontladingen in de componenten zelf. We hebben het hier wel over geluiden die met het gewone oor niet hoorbaar zijn: http://www.uesystems.eu/nl/applicaties/ ... inspectie/

BaDu
Globale moderator
Load: 1367
Ingelust: 18 mar 2014 13:55
Favoriete mastsoort: Deltamast
Dichtstbijzijnde trafo: Kattenberg

Re: Discussie over de bromtoon en laagfrequente stoorsignale

Load Ingevoed door BaDu » 09 apr 2016 18:23

Peter Forbes voegde de load toe:Badu, je link naar je video werkt niet, ik krijg een 404 melding.
Ow sorry, Jammer. Deze zou wel moeten werken: https://goo.gl/photos/vgTc4NrFF7szEF7YA.
Peter Forbes voegde de load toe:Ook in middenspanning installaties zie kom ik tegenwoordig meer ultra sound metingen tegen om ontladingen te detecteren. Het gaat hierbij niet direct om corona, maar meer om ontladingen in de componenten zelf. We hebben het hier wel over geluiden die met het gewone oor niet hoorbaar zijn: http://www.uesystems.eu/nl/applicaties/ ... inspectie/
In feite gaat het om hetzelfde verschijnsel alleen dan niet in lucht maar in het isolatie medium wat de betreffende component gebruikt (kunststof vermoedelijk). Ook hierbij kan lokaal de veldsterkte zo hoog zijn dat de lokaal de isolatiewaarde van het medium wordt overschreden. Ook hier treed dan weer een ontlading op in bijv. het kunststof, hierbij ontstaat dan geen ozon maar allerlei andere "verbrandings"producten. Het kunststof keert dan ook niet meer terug naar de oorspronkelijke toestand, en op den duur zal het kunststof compleet kapot gaan.
KML-generator generator

Plaats reactie

Wie is er onder spanning

Aangeslotenen op dit net: Geen aangeslotenen en 1 klantaansluiting