Czy istnieją zasady wyboru grubości drutu do aplikacji jednopulsowych?

8

Próbuję dopasować rozmiar drutu do paneli UL 508a. Mam wymagania dotyczące grubości drutu UL, ale wymagania te dotyczą ciągłego użytkowania. Zaprojektowane przeze mnie urządzenie będzie działać tylko przez dwie sekundy, z minutami lub godzinami między uruchomieniami. Ponieważ prądy zainteresowania wynoszą 25, 50, 100 i 200 amperów, wiele można zaoszczędzić, nie stosując drutu przeznaczonego do ciągłego użytkowania!

Czy istnieje odpowiedni sposób na wymiarowanie drutu do takich zastosowań pulsacyjnych? Jeśli ciągła amplituda (na przykład) 75C miedzianych linek 4 AWG wynosi 85 amperów, ile mogę uruchomić przez dwie sekundy? Czy istnieje jakaś zasada? Jakieś równanie? Stół? Odpowiednie zastosowanie rachunku różniczkowego?

current wire gauge

— Stephen Collings
źródło

Jedno pytanie i jeden komentarz. Po pierwsze, dlaczego nie zapytasz UL, jakie są ich wymagania w tym przypadku? Lub zapytaj swojego dostawcę drutu, co polecają? Po drugie, myślę, że czynnikiem ograniczającym będzie tutaj gęstość prądu. Przy tak krótkim cyklu pracy możesz mieć ochotę zminimalizować się za pomocą miernika drutu, ale możesz dostać awarie, jeśli gęstość prądu jest zbyt wysoka, nawet jeśli twój cykl pracy jest naprawdę niski. Twój sprzedawca drutu może mieć informacje o maksymalnej gęstości prądu.

— Eric

Wiele tabel drutów podaje maksymalne prądy znamionowe z różnych źródeł i do różnych zastosowań (wolne powietrze, kanałowe, w wyposażeniu, nowiu ...). Najwyższa z nich może być bezpieczna w twoim przypadku ZAPEWNIONA, ŻE możesz ograniczyć czas trwania do znanego maksimum w warunkach uszkodzenia i że znasz prawdziwą maksymalną amplitudę. Podoba mi się wkład cieplny Chrisa Johnsona w podejściu izolacyjnym, ponieważ w połączeniu z chłodzeniem NO (system zamknięty) daje absolutną maksymalną tolerancję na „prawa fizyki”. Faktycznie będzie to ułamek tego.

— Russell McMahon

Punkt danych tylko dla zainteresowania: kable sieciowe do użytku konsumenckiego, które są dostarczane na plastikowych szpulach z uchwytem, aby umożliwić użytkownikom ponowne zwijanie ich po użyciu, stopienie, jeśli jest zwijane przy obciążeniu znamionowym :-)] tj. Energia długoterminowa wejście przekracza dostępną wydajność chłodzenia. Oczywiście izolacja topi się, a nie drut.

— Russell McMahon

4

Gdyby to pytanie dotyczyło egzaminu z fizyki, odpowiedziałbym na nie w następujący sposób; czy w praktyce jest to rozsądny pomysł, to zupełnie inna sprawa. Trzeba być całkiem pewnym, że żaden stan błędu nie może spowodować przepływu prądu przez ponad dwie sekundy.

Ze specyfikacji drutu znamy oporność na metr R i masę miedzi na metr M. Biorąc pod uwagę prąd I, wiemy, że moc rozproszona w drucie wynosi I ^ 2 R na metr. Całkowita energia cieplna rozproszona na metr drutu wynosi zatem E = I ^ 2 R t, gdzie t = 2 sekundy to czas, przez który prąd jest aktywny. (Konserwatywnie) szacujemy, że znikome ciepło opuszcza drut miedziany w ciągu tych 2 sekund, a zatem wzrost temperatury T wynika z

T = E / (MC) = I ^ 2 R t / (MC)

gdzie C jest właściwą pojemnością cieplną miedzi. Drut musi być wybrany z R i M, aby wzrost temperatury T był akceptowalny.

— Chris Johnson
źródło

Wziąłem pod uwagę Rth i właśnie uruchomiłem arkusz kalkulacyjny porównujący twoje podejście do mojego. Rth jest w rzeczywistości pomijalny w tych skalach czasowych. Pięć sekund daje różnicę 1%, a 30 sekund daje 5%.

— Stephen Collings,

+1 To połowa potrzebnej analizy. Jest to jednak odpowiednie tylko w przypadku, gdy będzie tylko jeden impuls (tzn. Faktycznie nieskończony czas między impulsami). Aby wykonać drugą połowę analizy, musisz określić wielkość spadku temperatury między impulsami. Wielkość spadku temperatury między impulsami musi być większa niż wzrost w wyniku impulsu. W przeciwnym razie każdy impuls przyczyni się do wzrostu temperatury do coraz wyższych wartości. Chłodzenie prawie na pewno jest zgodne z zasadą chłodzenia Newtona, więc analiza powinna być prosta.

— alx9r

Rzeczywiście, to nie jest pełna historia. Wyznaczenie odpowiedniego współczynnika dla zasady chłodzenia Newtona, która będzie zależała od grubości i właściwości termicznych izolacji drutu, być może również obudowy, może nie być proste.

— Chris Johnson

7

Rezystancja drutu ma dwa podstawowe efekty. Po pierwsze, powoduje spadek napięcia na obciążeniu, i jest to niezależne od cyklu pracy. Drugim jest to, że powoduje nagrzewanie się drutu, co może spowodować jego awarię.

Ogólnie rzecz biorąc, okablowanie powinno być zachowawczo oceniane we wszystkich aplikacjach, ponieważ tak naprawdę nie chcesz, aby sam drut był punktem awarii, nawet w warunkach awarii, takich jak nadmierny cykl pracy lub nadprąd. Drut musi wytrzymać awarię, dopóki urządzenie zabezpieczające nie zdąży zadziałać.

— Dave Tweed
źródło

1

Rezystancja zmienia się wraz z temperaturą, więc może być pośrednio związana z cyklem roboczym.

— Diego C Nascimento,

2

W normie znajduje się tabela natężenia prądu (Tabela 36.1), która odnosi się do rezystorów mocy (jak w przypadku rezystorów hamujących silnik). Najkrótszy pokazany „czas włączenia” (i najniższy cykl pracy) to 5 sekund włączenia / 75 sekund wyłączenia (cykl pracy 6,25%). W tych warunkach pozwalają na obciąŜenie przewodnika 35% FLA silnika. Wprowadzono nieco więcej informacji na temat różnych czasów włączenia / wyłączenia, ale znaczenie wydaje się niejasne.

Teraz, bez względu na to, czy dotyczy to twojej sytuacji, nie chciałbym spekulować. To przynajmniej daje pojęcie o tym, co UL uważa za bezpieczne, i jest to z pewnością konieczne, ale może nie być wystarczające.

Jak powiedzieli inni, trzeba mieć jakieś zabezpieczenie obwodu odpowiednie dla faktycznie używanego rozmiaru drutu, a nie dla prądów udarowych.

— Spehro Pefhany
źródło