Более 10000 ампер?

Возможно ли иметь 5-метровый провод, по которому течет ток 10 000 ампер или более?

Да, однако их обычно называют «шинами», а не проводами. По сути, это стержни или стержни из меди (или другого проводника, если требуется), по которым течет ток.

Я предполагаю, что это можно сделать с помощью понижающего трансформатора, а напряжение может быть 2 В и ниже.

Вы бы использовали понижающий трансформатор, если бы ваш источник питания имел более высокое напряжение и меньший ток, чем вам нужно. Поскольку вы не указали, откуда вы получаете эту силу, мы не можем ничего порекомендовать.

Я предполагаю, что большинство этих проводов имеют низкое сопротивление? Так что тепло будет считаться.

Да. Чем ниже сопротивление, тем лучше. Часто для этого используют медь, но в некоторых силовых установках используют сверхпроводники. Это довольно сложно из-за необходимости охлаждения.

Вы можете использовать несколько шин параллельно, чтобы обеспечить больший поток воздуха, уменьшая потребность в большем количестве металла для передачи того же тока или потребность в активном охлаждении.

Для 10 кА потребуется много меди, даже более 5 м, а медь стоит дорого, поэтому вам нужно тщательно сбалансировать использование системы в целом с тем, сколько меди и охлаждения вам может понадобиться.

Для 10 000 А это может быть скорее «стержень», чем «провод», этот малыш выдерживает мегаватты при 50 В:

Вы говорите 10кА постоянная или короткий импульс? Для короткого импульса вы можете обойтись довольно маленькими проводами, если они не испаряются.

Остановись и подумай об этом. 2 В x 10 кА = 20 кВт. Готовы ли вы получить столько энергии? Готовы ли вы иметь дело с таким количеством тепла, выделяемым вашим 5-метровым кабелем?

Вместо того, чтобы гадать или спрашивать, посчитайте. Вам нужно сопротивление 2 В / 10 кА = 200 мкОм. Удельное сопротивление меди при 20°С составляет 1,68 нОм·м. (1,68 н Ом·м)(5 м)/(200 мкОм) = 42 мк·м ² . Это будет квадратное сечение со стороной 6,5 мм или круглое диаметром 7,3 мм.

Однако это было при температуре 20°C. Если бросить 20 кВт в кусок меди длиной 5 м и диаметром 7,3 мм, он быстро нагреется, так что температура около 20°C долго не продержится. На этот раз вы занимаетесь математикой. Вычислите общий объем меди, найдите плотность меди, чтобы получить массу меди, найдите удельную теплоемкость, а затем вычислите, как быстро повысится температура, если к этой массе меди приложить 20 кВт. Все это очень простые расчеты, как и приведенные выше. Вам просто нужно найти физические константы, как я сделал выше.

Добавлен

Хорошо, я погуглил это для вас. (42 мкм ² )(5 м) = 210 мкм ³ = 210 (см) ³ . Плотность меди 8940 кг/м ³ . (8940 кг/м ³ )(210 мкм ³) = 1,88 кг. Удельная теплоемкость меди составляет 386 мДж/г°К. (386 мДж/г°К)(1877 г) = 725 Дж/°К или повышение на 1°К(=°С) на каждые 725 Дж, добавленные к кабелю. (1°C / 725 Дж)(20 000 Дж/с) = скорость повышения температуры 28°C/с. Если начать при 20°С, например, включить 10 кА, то через 2,9 секунды кабель будет достаточно горячим, чтобы вскипятить воду. Температура плавления меди 1083°С. Чтобы достичь этой точки, потребуется 38,5 секунды, если не будет потеряно тепло. Однако этого времени достаточно, чтобы отдать значительную тепловую мощность окружающему воздуху, особенно при намеренно движущемся воздухе. В любом случае, вы можете запускать его примерно по 20 секунд за раз, и ничего плохого не произойдет, если вы позволите ему остыть между запусками.

Если медь уложена в виде листа, чтобы получить большую площадь поверхности при той же площади поперечного сечения, тогда она сможет отдавать тепло окружающему воздуху намного быстрее. Обратите внимание, что круглое сечение является наихудшей формой для этой цели. В этом случае весь кабель имеет площадь поверхности 178 дюймов ² , что требует передачи 113 Вт/дюйм ² для стабилизации только при температуре плавления. Конечно, в этот момент разница температур составляет 1063 ° C, так что, возможно, это правдоподобно с принудительной подачей воздуха. Это соответствует рейтингу теплоотвода 9,4 ° C / Вт.

В любом случае, это всего лишь базовая физика с константами, которые можно найти в Интернете. Здесь не так много электроники.

Как говорили другие ответы, при достаточно большом поперечном сечении вы можете нести 10 кА.

Я хочу сосредоточиться на чем-то еще, я думаю, вы можете неправильно понять.

Я предполагаю, что это можно сделать с помощью понижающего трансформатора, а напряжение может быть 2 В и ниже.

Это зависит от того, что нужно вашей нагрузке.

Если вашей нагрузке требуется 10 кА при 2 В, вам нужно, чтобы падение напряжения на шине было намного меньше 2 В, или вам нужно, чтобы напряжение на стороне питания шины было выше 2 В, чтобы обеспечить для падения над шиной. Если вы вводите 2 В на шину, а падение напряжения на шине составляет 2 В, как это предлагается в ответе Олина, тогда напряжение, приложенное к нагрузке, будет равно 0, что, вероятно, не то, что вы хотели. (Не то чтобы ответ Олина неверен, но я думаю, что он интерпретировал это как означающее, что напряжение намного выше 2 В, но при передаче разрешено падение на 2 В)

Но более эффективным может быть использование более высокого напряжения и более низкого тока на шине, а затем использование понижающего трансформатора для снижения напряжения до 2 В прямо на нагрузке.

Например, вы можете подать 100 А при 200 В по шине, что не потребует почти такого большого поперечного сечения. Затем сделайте шаг вниз со стороны нагрузки, чтобы получить низкое напряжение и высокий ток, которые нужны вашей нагрузке.

Есть один ограничивающий фактор, о котором никто не упоминал: электромиграция. По мере того, как плотность тока в проводнике увеличивается до чрезвычайно высокого уровня, электроны начинают перемещать атомы металла со значительной скоростью. Поскольку проводник не идеален, площадь его поперечного сечения будет незначительно отличаться. Точки на проводнике с меньшим поперечным сечением будут иметь более высокую плотность тока, поэтому атомы металла имеют тенденцию удаляться из более тонких участков и осаждаться в более толстых местах. Это просто делает более тонкие места еще тоньше, поэтому процесс в конечном итоге приводит к выходу из строя проводника в виде разомкнутой цепи.

Когда я работал в интегральных схемах с алюминиевой проводкой, максимально допустимое значение плотности тока было около$10^5$А/см$^2$. Да, 100 кА на квадратный сантиметр. Эти уровни встречались довольно часто. Конечно, проводники были бы очень горячими, если бы они не были залиты стеклом (аморфный SiO$_2$), который хорошо отводит тепло. Кроме того, электромиграция также может вызвать отказ цепи, когда атомы металла скапливаются на одном конце проводника, а вздутие разрушает изоляционные слои.

Еще одна вещь, которую следует учитывать, — это создаваемое магнитное поле. Если я помню свою физику на уровне A:

F = BIL

т.е. сила, приложенная к проводнику в магнитном поле (Ньютоны), равна произведению плотности магнитного потока (Тесла), силы тока (Ампер) и длины (метры).

Таким образом, в вашем случае, если вы купили магнит громкоговорителя (~ 1 Тл), скажем, рядом с 10-сантиметровым участком проводника, результирующая сила будет 1 * 10000 * 0,1 = 1000 Н, или примерно вес массы 100 кг. Не незначительный.

Еще одна достопримечательность. В процессе плавки алюминия используются неприлично большие токи. На странице Википедии процесса Холла -Эру упоминается 220 кА. Он ссылается на страницу этого производителя, на которой заявлено 350 кА.

В больших электрических машинах, таких как те, которые используются для электростанций, токи могут превышать 10 000 А при напряжении 20 000 В и более. Для этих специальных станций генераторы использовали принудительное охлаждение с помощью деионизированного газообразного водорода или воды, чтобы позволить проводникам меньшего размера иметь более высокий допустимый ток без перегрева. Это важно, потому что более крупные проводники сделали бы конструкцию генератора невозможной, потому что обмотка статора ушла бы слишком далеко от магнитного поля ротора. Более высокие напряжения создают ту же проблему, то есть вам нужно больше витков в статоре для получения более высокого напряжения. Таким образом, большие генераторы производят очень большие токи и должны принудительно охлаждаться. Точно так же большие трансформаторы могут работать с принудительным охлаждением. При всем остальном, долговременные токи 10,