Berechnen Sie den Temperaturanstieg in einem Draht durch Strom

Ein isolierter Draht, wenn ich einen Strom bei einer bestimmten Spannung durchlasse, wie hoch wird der Temperaturanstieg sein.

Unten ist, was ich glaube, ich habe bisher verstanden ...

Ich gehe davon aus, dass der isolierte Draht ein 5 m langer Einzelleiter in freier Umgebungsluft bei 20 ° C ohne aktive Kühlung ist. Ein typischer Litzendraht mit 20 AWG hat einen Querschnitt von 0,62 mm 2 und einen Widerstand von 32,4 Ω/km.

Ein Gerät zieht konstant 10 Ampere bei 12 V durch das Kabel.
Es würde einen Spannungsabfall über dem 5 m langen Draht geben.

10 A x (5 m x 0,0324) = 1,62 V

Die Gesamtleistung, die in den Draht fließt, beträgt P = IV 120 W und die Verlustleistung im Draht beträgt 1,62 VX 10 A = 16,2 W

Dieser Stromverlust versucht, den Draht zu erhitzen. Der natürliche Kühleffekt um den Draht neigt dazu, den Draht in Richtung Umgebung abzukühlen.
Der Unterschied zwischen diesen beiden Faktoren sollte zu einem Temperaturanstieg des Kabels führen.

Aber wie würde ich den Temperaturanstieg in Grad C berechnen? Mir ist bekannt, dass die Isolierung eine absolute obere Einsatzgrenze von 105°C hat.
Ich weiß, dass die Isolierung einen großen Einfluss darauf haben wird. Gibt es ungefähre Werte für PVC oder andere Möglichkeiten, diesen Wert zu schätzen?

Dies kann nicht ohne Isolationskabelspezifikationen berechnet werden. Aber es wird heiß.
Rechnen/Simulieren ist schwierig. Nachschlagen ist einfacher. Die Isolationsbewertung ist etwas, das Sie angeben können - ich habe so niedrige wie 60 ° C und so hohe wie 200 ° C oder mehr gesehen. Es macht einen großen Unterschied, ob Sie Kabel gebündelt haben oder nicht, die Höhe und andere Faktoren.
Baseballplatz = Verwenden Sie einen aktuellen Tisch. Andernfalls ist dies eine Frage für die Physik SE-Frage und frischen Sie Ihren Kalkül auf, insbesondere Differentialgleichungen, da dies die Gleichung ist, die Sie zum Lösen von ala en.wikipedia.org/wiki/Heat_equation benötigen
Ich erinnere mich, dass ich vor Jahren irgendwo eine Vorschau für ein Buch über Kabel und dergleichen gesehen habe, und eine Seite (und die nächsten) enthielt eine detaillierte mathematische Analyse für die Temperatur in einem Leiter. Es handelte sich um schwere mathematische Formeln, sehr beeindruckend, nur um am Ende etwas in der Art zu haben: "Das ist die Theorie, in der Praxis kann es variieren, je nach ...". Ich denke, das macht die Schlussfolgerung. Entweder das oder FEMM & Co.
Sie müssen auch den Wärmeverlust durch die Verbindungen an jedem Ende des Kabels berücksichtigen. Obwohl ihre Fläche viel kleiner ist als die isolierte Oberfläche des Drahts, ist die Wärmeleitfähigkeit wahrscheinlich viel, viel höher.
Ich hatte eine ähnliche Frage und wurde hier gepostet , getaggt mit Wärmeaustausch und Material, und erhielt sehr positive Antworten. Probieren Sie " Engineering, Beta " aus.
Danke Leute, ich bin mir bewusst, dass es viele Faktoren und Deratings, Wärmeverlustmethoden usw. gibt, aber ich hatte gehofft, mich auf die größten Faktoren beschränken zu können. Ich sende eine E-Mail an Lieferanten, Rayfast ist gut und liefert Temperatur- / Stromtabellen, andere Hersteller scheinen die Daten nicht sofort zur Hand zu haben. Daher ist es schwierig, "bewertete" Werte miteinander zu vergleichen, und die Techniker und Verkäufer scheinen nicht zu wissen, wie sie ihre eigenen Nennwerte abgeleitet haben. Dies ist Teil eines größeren Deep Dive zu den von uns verwendeten Drahttypen. Bisher scheine ich festgestellt zu haben, dass der nächste Schritt ein deutlich tieferer Tauchgang ist ... weshalb es anscheinend nur wenige tun. :(

Antworten (1)

Die Berechnung des Temperaturanstiegs eines Drahts ist schwierig (viel einfacher / weniger zeitaufwändig, um experimentell zu überprüfen). Warum? Weil Sie die Wärmeleitfähigkeit dieser bestimmten Art von PVC kennen müssen und auch, wie viel Erwärmung pro Flächeneinheit.

Wenn Berechnungen schwierig werden, versuchen Ingenieure normalerweise, das Problem mit Grenzwerten zu „begrenzen“. Eine bessere Frage wäre: "Kann ich 10A durch das Kabel führen?".

Ein Diagramm wie dieses (oder andere Strombelastbarkeitsdiagramme) kann hilfreich sein, um den maximalen Strom anzuzeigen, den das Kabel verarbeiten kann. Sie zeigen ihre Referenzen jedoch nicht. Das Diagramm, das ich habe, zeigt 14A. Am besten schaust du im Datenblatt nach oder fragst den Hersteller nach diesen Informationen.

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein
Quelle: https://www.multicable.com/resources/reference-data/current-carrying-capacity-of-copper-conductors/

Danke Voltage Spike, ich stimme zu, dass ich vielleicht versucht habe, eine einfache Gleichung für eine komplexere Frage zu finden. Ich spreche die Spezifikation mit ein paar Lieferanten durch, und der Versuch, den Support-Ingenieur mit dem Wissen zu finden, erweist sich als schwierig. Ich stimme zu, dass ein paar Prüfstandstests mit einer DC-Last gut investierte Zeit sein können. Der Mutlicable-Link war sehr nützlich, danke.
Berechnen Sie den Temperaturanstieg in einem Draht durch Strom
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