Предложение к созданию производства. Вопрос к специалистам-технарям Как рассчитать влияние магнита на миниатюрный коаксиальный провод, подвергающийся ударному воздействию (давлению) ?

18 февраля в 14:22
164
Ответы (5)
  • 20 февраля в 14:10 • #
    Евгений Кузин

    Влияние магнита на провод, подвергающийся ударному воздействию, ничтожно мало. По сравнению с ударным воздействием.

  • 20 февраля в 14:31 • #
    Александр Варзар

    Евгений Кузин.
    Спасибо за ответ.
    То, что влияние магнита на провод ничтожно мало, я и сам знаю...
    Однако, в имеющейся установке по контрою ударного воздействия именно магнит является фактором, позволяющим проконтролировать силу удара.
    Дело в том, что нам не удается определить физику процессов, происходящих в зоне контроля.
    Это не пьезокабель, не трибоэлектрический кабель. Просто коаксиальный миниатюрный. К которому в результате удара приближается параллельный проводник многожильный медный. Стали нет ни грамма - только медь.
    Попытка измерить что-либо приводит к зависанию системы контроля как таковой!
    Ни магнитометры ни иные неконтактные инструменты не дают внятных и однозначных результатов. Разброс настолько велик, что позволяет сделать вывод о некорректности измерений, а значит о их ничтожности для результата.

    Посему и встал вопрос о расчете "наоборот", т.е. о моделировании процесса с несколькими неизвестными.

    Ми ми ми....

  • 27 февраля в 09:19 • #
    Светлана Домникова

    Магнитное поле коаксиального кабеля
    По кабелю замыкается ток I. Рассчитать поле и индуктивность коаксиального кабеля.

    Снаружи кабеля поле отсутствует, так как I = 0.

    Таким образом, можно выделить три различные области с магнитными проницаемостями 1, 2, 3.

    Для расчета поля используем закон полного тока: =I.

    1. Область I – 0 < r < r1: =H·2r;

    I=I ;H=·r;B=1·H=·r;dФ=B·dS=·r·l·dr.

    Так как во внутреннем проводнике магнитный поток dФ сцеплен только с частью тока I, которая пропорциональна отношению r2/r12, то магнитное потокосцепление d = dФ·.

    Рис.4.5

    Внутренняя индуктивность первой области вычисляется по формуле

    l1 ===·=·=

    и, как видим, не зависит от радиуса жилы.

    2. Область II – r1 < r < r2.

    I=I;H=;B=;d=dФ=B·dS=·l·dr.

    внешняя индуктивность l2 ==ln.

    3. Область III – r2 < r < r3.

    I=I–I;H=;B=;dФ=·l·dr.

    Этот поток сцеплен с током I и частью обратного тока, равной I.

    Поэтому элементарное потокосцепление

    d = dФ·=dФ·.

    Внутренняя индуктивность третьей области:

    l3 ===

    ·[– 2r+]

    ·[rln–r(r–r)+(r–r)]

    =[ln–].

    Внешняя индуктивность кабеля – lе = l2; внутренняя индуктивность – li = l1 + l3;

    вся индуктивность – l = l1 + l2 + l3.

    Примерный график зависимости Н(r) представлен на рис. 4.6

    Рис.4.6

    4.5. Поток вектора Пойтинга в коаксиальном кабеле
    Теорема Умова-Пойтинга позволяет сделать важный теоретический вы­вод, что элек­трическая энергия от генератора к приемнику передается не по проводам линии электропере­дачи, а электромагнитным полем, окружающим эти провода, а сами провода выполняют две другие функции:

    1) создают усло­вия для получения электромагнитного поля;

    2) являются на­правляющими для потока электроэнергии.

    К кабелю прило­жено постоянное напряжение U и протекает ток I.

    Особенностью режима работы коаксиального кабеля является то, что его электриче­ское и магнитное поле не выходит за пределы наружной оболочки.

    Рассмотрим режим точки 1, расположенной в диэлектрике на расстоянии r от оси ка­беля. Линейная плотность заряда:.

    Радиальная составляющая напряженности электрического поля: .

    Вектор напряженности магнитного поля имеет только угловую составляющую : .

    Векторы поля инаправлены под углом в 90о друг к другу.

    Вектор Пойтинга:.

    По­ток вектора Пойтинга через поперечное сечение диэлектрика:

    .

    Вывод: поток вектора Пойтинга через поперечное сечение диэлектрика равен переда­ваемой мощности Р, т. е. энергия от источника к приемнику передается электромагнит­ным полем, сосредоточенным в диэлектрике между жилой и оболочкой.

    Рассмотрим режим точки 2, расположенной на наружной поверхности жилы.

    Плотность тока в жиле кабеля: .

    Составляющая напряженности электрического поля по оси z: .

    Напряженность магнитного поля: .

    Векторы поля инаправлены под углом в 90о друг к другу.

    Радиальная составляющая вектора Пойтинга: .

    Поток вектора Пойтинга через боковую поверхность внутренней жилы:

    .

    Вывод: поток вектора Пойтинга через наружную поверхность жилы направлен внутрь провода и равен мощности тепловых потерь в жиле .

  • 27 февраля в 10:20 • #
    Евгений Кузин

    Насколько я понимаю, Вам нужно изменить метод испытаний и, соответственно, испытательную аппаратуру. Можно измерять параметры рабочих сигналов, поданных в провод при ударном воздействии. И/или проводить оценку результатов воздействия на параметры кабеля: волновое сопротивление, сопротивление изоляции и т.п. А силу ударного воздействия можно оценивать по стальному проводу, проложенного под рабочей поверхностью стенда рядом с коаксиалом. На стальном проводе будет работать Ваш магнит, а сила воздействия логично предполагать, одинакова и на стальном и на коаксиальном проводе.

  • 27 февраля в 11:40 • #
    Александр Варзар

    Всем спасибо за ответы.
    Приношу свои извинения за немного некорректные условия.
    все, что написано выше абсолютно верно.
    Отдельная благодарность Светлане Домниковой за подробное описание процессов, происходящих в коаксиальном проводе.

    Однако, проблема именно в том, что коаксиальный кабель никуда не приходит. Внутренний проводник не имеет контакта с внешней медной оплеткой.
    Исходя из внешнего вида кабель больше подходит для получения пьезоэффекта. Однако, его внешняя изоляция ламинированная, т.е. изгиб, продавливание внешней изоляции коаксиального кабеля исключены.
    Между проводом и кабелем имеется прокладка из Этиленвинилацетата плотностью порядка 300 г/кв.м.

    Эффект возникает при условиях:
    - наличие постоянного магнитного поля, перекрывающего провод, параллельный коаксиальному кабелю
    - сближение провода и кабеля с ускорением от 10 м/с и выше
    - сближение провода и кабеля на 0,5-3 мм.
    В зависимости от достигнутого расстояния между проводом и кабелем определяется сила удара.

    Есть гипотеза, что в данном случае, коаксиальный кабель, вероятно, выполняет роль конденсатора. Что-то типа конденсаторного микрофона.
    Однако, магнитное поле никак не влияет на характеристики конденсатора.
    По внешнему параллельному проводу пропущен некий ток, с некими характеристиками. Измерить не представляется возможным. В силе того, что попытка контактного измерения выключает систему контроля.

    Постоянный магнит никак не влияет на медный проводник. Но - может влиять на поле, получаемое от пропускания через проводник.
    Однако! остается вопрос - физика процесса непонятна. Т.к. место ударного воздействия и место приложения магнита могут различаться. Но считывание характеристик удара остается корректным. При этом сам магнит весьма и весьма слабый. Его воздействие на расстоянии 1 см уже равняется окружающему полю.

    Гипотеза может быть ошибочной.
    Возможно, что используемый коаксиальный кабель не РК, а именно РадиоИзлучающий. Т.е. с заложенным дефектом внешней оплетки, для пропуска волны определенных характеристик. В этом случае параллельный проводник является своего рода приемной антенной.
    НО! Как может столь слабый магнит оказать настолько критичное воздействие на характеристики проводника- приемной антенны? Которое позволяет квалифицировать воздействие при наличии магнита и без него.
    Т.е. - вероятен вопрос к характеристикам сигнала, пропускаемого через коаксиальный кабель и параллельный провод.

    Исходя из сказанного - разброс вероятностей слишком велик. И без предварительного понимания физики процесса не понятно куда двигаться.
    В свою очередь - данный эффект достигается за счет применения весьма дешевых комплектующих. Гораздо дешевле пьезокабеля и трибоэлектрического.
    РК50-1,5 стоит около 5 руб/метр, многожильный медный - около 0,5 руб./метр
    С\стоимость зоны контроля в 0,3 кв.м, с учетом ЭВА - около 300 руб.
    А значит, 1 кв.м - не более 1.000 руб.
    Трансмитерры, принимающие сигнал от зоны контроля до устройства визуализации (планшет, ноутбук) имеют с/стоимость порядка 1.000 руб.

    Однако - физика процесса непонятна!

>