Warum brauchen Sie einen dickeren Draht, wenn die Drahtlänge zunimmt?

Frage:

Bisher habe ich festgestellt, dass die Dicke des Drahtes den Widerstand beeinflusst. Ein dickerer Draht hat weniger Widerstand. Auch die Länge eines Drahtes hat eine lineare Korrelation mit dem Widerstand. 2x Länge = 2x Widerstand. Ihr Drahtwiderstand ist also Länge / Dicke, aber das erklärt nicht, warum die Dicke mit der Länge zunehmen sollte. Was vermisse ich?

Ausarbeitung:

Ich kann mir zwei Konsequenzen aus dem, was ich oben erklärt habe, vorstellen: Erstens fällt Ihre Spannung bei einem hohen Drahtwiderstand ab und Sie erhalten möglicherweise nicht die Spannung, die Sie benötigen. Zweitens wird ein dünner Draht mit vielen Ampere möglicherweise die Isolierung schmelzen und eine Gefahr darstellen.

Nehmen wir also an, wir würden jeden Spannungsverlust akzeptieren und wollen einfach keine gefährliche Situation. Wir nehmen einen Draht von 1m. Dann leiten wir eine bestimmte Strommenge durch, die Wärme im Draht erzeugt. Jetzt verdoppeln wir die Drahtlänge auf 2m, also den Widerstand verdoppeln. Wir lassen den gleichen Strom durch ihn laufen, der die doppelte Wärmemenge erzeugt, aber mehr als die doppelte Länge. Wenn Sie Ihren Draht nicht aufwickeln, sehe ich nicht, wie dies zu einer gefährlicheren Situation führen sollte.

Und umgekehrt, laut diesem Rechner http://www.solar-wind.co.uk/cable-sizing-DC-cables.html , wenn Sie ein 1 cm langes Kabel haben und 100 Ampere bei 12 Volt betreiben, können Sie damit auskommen 0,5 mm2. Wie ist das möglich?

Sie sagen, dass Sie sich nicht um den Spannungsabfall kümmern, aber die meisten Leute tun es. Das ist die Erklärung für all deine Fragen.
Ich habe über dieses Problem nachgedacht und festgestellt, dass das Problem wirklich bei nichtlinearen Lasten liegt. Eine Glühbirne, die X Watt benötigt, hat einen geringeren Widerstand, wenn die Spannung darüber nicht ideal ist. Der niedrigere Widerstand ermöglicht einen höheren Strom. Zusammenfassend: längerer Draht = höherer Widerstand = niedrigere Spannung bei Last = niedrigere Widerstandslast = mehr Strom durch Drähte = größere Chance, Feuer zu entfachen. Wenn Sie nur lineare Lasten haben, dann ist Ihre Annahme richtig: längere Leitungen bei gleichem oder geringerem Strom = keine Erhöhung der Brandgefahr.
".. laut diesem Rechner, wenn Sie einen 1 cm langen Draht haben und 100 Ampere bei 12 Volt betreiben, können Sie mit 0,5 mm2 auskommen. Wie ist das möglich?" - Es ist nicht; der Draht würde schmelzen. (Ein 1 cm 0,5 mm2 Kupferdraht hat einen Widerstand von etwa 84 µΩ; bei 100 A würde er 0,84 W verbrauchen, viel zu viel für einen so kleinen Draht)

Antworten (2)

Die benötigte Drahtstärke hängt von mehreren Dingen ab.

  • Der akzeptable Spannungsabfall oder Leistungsverlust (das scheint das einzige zu sein , was auf der von Ihnen verlinkten Website berücksichtigt wird). Der Spannungsabfall (und die Verlustleistung) ist proportional zur Drahtlänge und umgekehrt proportional zur Querschnittsfläche des Drahts – mit anderen Worten umgekehrt proportional zum Quadrat des Drahtdurchmessers (unter der Annahme eines konstanten Stroms).
  • Der akzeptable Temperaturanstieg. Dies ist eine Funktion der Anzahl der gebündelten stromführenden Drähte, der Umgebung (z. B. maximale Umgebungstemperatur und Luftdruck oder Höhe), des Isolationstyps, des Drahttyps (einige Drahttypen sind beschichtet, um höheren Temperaturen standzuhalten als blankes Kupfer ohne Korrosion).
  • Behördliche Auflagen und andere Überlegungen – zum Beispiel kann der Draht für eine Isolierung von 200 °C ausgelegt sein, aber Sie möchten vielleicht nicht, dass der Draht so heiß wird.
  • Sicherung - Die Sicherung oder der Leistungsschalter sollte den Draht im Falle von Fehlern wie Überlast oder Kurzschluss schützen.

Sehr kurze Drahtlängen können vom Wärmeabfluss durch die Enden abhängen (in der Tat kann dies im Vakuum der Hauptwärmeverlustmechanismus sein), aber normalerweise wird dies nicht berücksichtigt.

Normalerweise würden Sie eine Checkliste wie die obige durchgehen, um sicherzustellen, dass ALLE Anforderungen gleichzeitig erfüllt sind, sodass Sie möglicherweise feststellen, dass die Verwendung von PTFE-isoliertem Draht die Verwendung von AWG 18-Draht ermöglicht, aber aufgrund der Spannungsabfallbegrenzung, die Sie haben werden AWG 12-Draht zu verwenden.

Wenn ich Ihre Antwort lese und erneut auf den von mir verlinkten Rechner schaue, denke ich, dass er nur den Spannungsverlust berechnet hat und Sie dann herausfinden müssten, ob sich der resultierende Draht nicht zu stark erwärmt.

Ich glaube du missverstehst den Zusammenhang. Es ist nicht Länge * Dicke = Widerstand. Es ist eher wie Länge / Dicke = Widerstand. Wenn Ihre Länge länger wird, müssen Sie die Dicke proportional erhöhen, wenn Sie möchten, dass der Widerstand gleich bleibt.

Lesen Sie hier nach und Sie werden verstehen, dass die Länge / (die Querschnittsfläche) proportional zum Widerstand ist. http://en.wikipedia.org/wiki/Electrical_resistivity_and_conductivity

Sie können es sich wie ein Rohr mit einer dickflüssigen Flüssigkeit vorstellen. Je länger das Rohr, desto mehr Bewegungswiderstand haben Sie. Je größer das Rohr, desto weniger Bewegungswiderstand haben Sie.

Um Ihre letzte Frage zu beantworten, sind 100 Ampere bei 12 V möglich, weil die Kabellänge so kurz ist. Eine kurze Drahtlänge ergibt einen sehr geringen Widerstand.

Danke für die Korrektur der Beziehung. Ich habe es falsch aufgeschrieben, aber es sollte den Rest meiner Argumentation nicht beeinflussen.
Dann ja, Ihre Argumentation wäre richtig. Die Wärme pro Längeneinheit wird nicht zunehmen. Heißer wird es nicht. Das Problem ist dann der Spannungsabfall, der die Leistung dessen beeinträchtigen würde, was daran angeschlossen ist.
Auch in Bezug auf die 100 Ampere bei 12 Volt. Nehmen wir an, mein Kabel hat 0,3 Ohm / Meter und wir lassen 100 Ampere durch. Dann wäre die Wärmemenge pro cm Draht 30 Watt/cm, was mir sehr viel vorkommt.
Ich fürchte, es sind 30 Watt, Sie haben vergessen, I2 * R = P zu quadrieren.
Du hast Recht, es sind 30 Watt aus 1 cm Draht. Das wird knusprig. Der Rechner ist ziemlich durcheinander.
Warum brauchen Sie einen dickeren Draht, wenn die Drahtlänge zunimmt?
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