Магнитное поле вокруг кабеля

Добрый день.
Читал форум, так или иначе тема затрагивалась в некоторых сообщениях, но так для себя и не уяснил один момент, помогите разобраться.
В нормативных документах запрещено прокладывать отдельные кабели в металлических трубах, это связанно с тем, что магнитное поле кабеля вызывает токи в трубах, а токи нагрев труб. Ток по кабелю протекает переменный, промышленной частоты, значит поле должно быть тоже переменное, а переменное поле бывает только электромагнитным, т.е. электрическое создает магнитное, которое в свою очередь порождает опять электрическое и т.д. Медный экран экранирует от электрического поля, а от магнитного поля не защищает, и это магнитное поле (ну точнее токи, протекающие под действием этого поля) вызывает нагрев металлических труб. Как такое получается, ведь магнитное не поле может существовать без электрического?

Что мешает магнитному существовать без электрического? Оно переменное, воздействует на замкнутый контур (трубу), вследствие чего возникает электрический ток в трубе, нагревающий ее. По поводу экранирования есть сомнение, что такой экран экранирует электрическое поле. Он существует отнюдь не для этого...

Именно то, что поле переменное и мешает магнитному существовать без электрического. Переменное магнитное порождает переменное электрическое, а переменное электрическое порождает переменное магнитное. Поэтому переменное поле бывает только электромагнитным.

С этой частью полностью согласен. Причины нагревания трубы я описал в своем первом сообщении.

Экран потому и называется экран, что должен экранировать.

Да, природа переменного магнитного такова, но если у ЭМ поля блокировать электрическое (если экран все-таки это делает), магнитное при этом остается.
А вот не совсем, это можно отнести к контрольным кабелям, кабелям управления и передачи данных. В силовых кабелях на среднее напряжение экран отводит токи КЗ, обеспечивает срабатывание релейной защиты.

Вы абсолютно правильно рассуждаете, мы имеем дело с электромагнитным полем в кабеле, с выходом наружу электромагнитного поля, конечно нагрев труб происходит не от собственно магнитного поля, а от электромагнитного, выход ЭМП есть всегда, в той или иной степени, вопрос в том, какие кабели в инструкциях запрещено прокладывать, возможно все-таки не экранированные, тогда и возникает опасность нагрева труб.

добавлено 03.06.2014 в 13:05

это ответ на первый пост

Руслан, по моему вы открываете новые законы физики. Экран не знает в каких кабелях он лежит и выполняет свою функцию экранирования во всех кабелях без исключения.

В инструкциях речь в принципе об одножильных кабелях. По той же самой причине (нагрев) крепление кабеля должно осуществляться скобами из немагнитного материала. Кстати, если бы вокруг одножильного кабеля среднего напряжения с экраном не было электромагнитного поля, не возникало бы значительных динамических сил при КЗ.

Согласе, экран не знает, но в силовых кабелях конструктив экрана совершенно другой, как и назначение.

Zadira, речь идет об одножильных высоковольтных кабелях с изоляцией из сшитого полиэтилена.
PROk, да, скобы из магнитного материала запрещены по той же причине, что и трубы.
Но вывод, что экран вовсе не экранирует от электрического поля уж очень как-то парадоксален. Может есть другое объяснение у участников форума?

Во многом большинство правильных ссылок уже приводились в этом разделе и темой этой уже навязли ранее между зубов с назойливым постоянством.
Одного универсального на все случаи жизни ферромагнитных труб ответа для проложенного в них аксиально проводника с переменным током конечно же нет и быть не может.
Тем более, что строго говоря, система даже на промышленной частоте 50...60 Гц не является линейной. Главная причина конечно в "кухне" магнитного гистерезиса типичных сталей, применяемых в качестве брони для типичных силовых трехфазных кабелей, либо сталей, применяемых в трубной промышленности.
Решения с неферромагнитными материалами для брони или трубы многократнотно и предлагались и патентовались. Также можно снижать эффекты применением специальных "безгистерезисных" сплавов, но это как правило приводит к весьма ощутимому удорожанию.
Защититься только медным или алюминиевым экраном от "вылезания" наружу переменного э/м поля однофазного кабеля конечно можно, но как известно, ну очень дорого (конечно речь о 50Гц и высоких напряжениях и токах для типовых сегодняшних КЛ).

Экран не обязательно должен защищать от поля
Назначение экранов в силовых конструкциях перераспределение электромагнитного поля таким образом, чтобы использование изоляции было оптимальным. В высоковольтных кабелях экранированием добиваются радиальности поля.
Еще как пример: тороидальные экраны на высоковольтных вводах. Те вообще ни от чего защитить не могут (просто кольца вокруг изолятора), зато повышают напряжение появления короны

Из политехнического словаря:
ЭКРАН (от франц. eсгап - заслон, ширма) - устройство с поверхностью, поглощающей, преобразующей или отражающей излучения разл. видов энергии, для использования этих излучений или защиты от их действия

posetitel
1. Медный экран экранирует от электрического поля,
а от магнитного поля не защищает,
2. и это магнитное поле (ну точнее токи, протекающие под действием этого поля) вызывает нагрев металлических труб.
3. Как такое получается, ведь магнитное не поле может существовать без электрического?
==============================================
1. Не верно.
Медный, а точнее, проводящий экран надёжно ( полностью) экранирует только от электроСТАТИЧЕСКОГО поля.
А для переменного электромагнитного, в составе которого есть ПЕРЕМЕННАЯ электрическая составляющая – нет ( точнее , не полностью).

2. Не верно.
Как пишет здесь Бюрократ, ( переменное) магнитное поле греет через механизмы ГИСТЕРЕЗИСНЫХ потерь. Но НЕ ВЫЗЫВАЕТ ТОКИ в проводнике (магнитное поле не действует на неподвижные зарядами) .
Ток движет электрическое поле, сопровождающее переменное магнитное ( и , вместе с ним проникает в проводники ) , как Вы совершенно верно пишете, posetitel

3. А оно и не существует отдельно – см п.2.

sss, спасибо за участие.
хочу немного подробнее пройтись по пунктам.
1. Объясните или дайте ссылку на литературу, где можно почитать про электростатическое поле вокруг проводника с переменным током, ведь статическое поле появляется вокруг статических зарядов. Здесь я не совсем силен.

Бюрократ, Как можно защититься от только медным или алюминиевым экраном от "вылезания" наружу переменного э/м поля однофазного кабеля?

Например в кабелях для электроприводов (1 кВ), обеспечивающих электромагнитную совместимость, есть конструкция экрана из медных луженых проволок со степенью покрытия более 80%.

sss, спасибо за участие.
хочу немного подробнее пройтись по пунктам.
1. Объясните или дайте ссылку на литературу, где можно почитать про электростатическое поле вокруг проводника с переменным током, ведь статическое поле появляется вокруг статических зарядов. Здесь я не совсем силен.
================================================
Если на проводниках кабеля или внутри изоляторов нет постоянного потенциала ( статического заряда, скажем, от трибоэлектричества ), то, строго говоря, электростатического поля внутри и вокруг кабеля нет.

Но.
Но тут есть нюанс.
Кабель – резко анизотропный искусственный диэлектрик,
состоящий из длинных-предлинных проводников, внедрённых в изолятор.
С таким расчётом, чтобы вдоль был проводником, а поперёк – изолятором.
Отвлекаясь от слабых эффектов скрутки, можно считать, что проводники (почти) параллельны.
Одно из решений уравнений Максвелла-Хевисайда для такой системы – Т-волны - поперечные электромагнитные, в которых электрическое и магнитное поле взаимно перпендикулярны и оба перпендикулярны оси проводников

( если отвлечься от эффектов преломления электрического поля на границах изоляторов, магнитного – на границах магнетиков, которые иногда вводят в изоляторы, а также связанных с конечным сопротивлением проводников, и, опять же, скрутки).

Между прочим, для таких волн уравнения Максвелла могут быть записаны в виде хорошо известных всем связистам и кабельщикам телеграфных уравнений.
И все кабельщики и связисты имеют дело в основном именно с Т-волнами (точнее, квази Т-волнами из-за укзанных выше бяк: скруток, попречных неоднородностей изоляторов)

И вот теперь – обещанный нюанс.

(ПОПЕРЕЧНУЮ) электрическую составляющую электромагнитной Т-волны в очень хорошем приближении можно рассматривать, как ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОЕ поле (так как поперечные размеры кабеля, как правило, намного меньше длин Т-волн ). Со всеми ыытекающими : полной экранировкой и тп…

А вот магнитную составляющую Т-волны, связанную с длинным-предлинным ПРОДОЛЬНЫМ током в жилах кабеля, статическим магнитным полем уже не назовёшь.
Оно проходит сквозь экраны , проникает в проводники и всё такое. И затаскивает с собой туда ПРОДОЛЬНОЕ тем проводникам электрическое поле. Так что переменный ток, проходящий по жилам, наводит противоток в остальных проводниках ( в экране в том числе) .

posetitel Сегодня, в 13:24


Бюрократ, Как можно защититься от только медным или алюминиевым экраном от "вылезания" наружу переменного э/м поля однофазного кабеля?
====================================
Позволю себе встрять.
Чтобы защититься от однфазного магитного опля, сопроитвление медногои алюминиевого экрана должно быть сравнимыми ил даже меньше сопротивлени яжилы токонесуще йжилы и экарн должен быть замкнут на землю с обоих концов.

Если однофазный кабель входит в трёхфазную систему, то производят транспозицию экранов . Подробне в книжке Дмитриева.
Она есть в библиотеке Рукабля.

Понятно. Информацию по полям теперь необходимо усвоить.
Принцип экранирования путем уменьшения сопротивления экрана тоже ясен.
PROk, что дает лужение медных проволок в экранах кабелей до 1 кВ? Сопротивление олова в разы больше, чем меди, поэтому принцип экранирования, описанный sss, в данном случае не подойдет.

Еще, sss, будь добр, скинь в личку (или можно здесь) свою электронку, хочу задать еще вопрос

добавлено 03.07.2014 в 13:25

или как мне в личку написать, у меня просто выкладки с картинками, тут на форуме не уместится :)

Вероятно, пример неудачный, поскольку речь была об одножильных кабелях, я привел пример 3-4-х жильного. Там суть несколько иная, экран должен быть с низким волновым сопротивлением для циркуляции токов высокой частоты.