Существуют ли правила выбора сечения провода для одноимпульсных приложений?

Я пытаюсь подобрать размер провода для панелей UL 508a. У меня есть требования UL к калибру проводов, но эти требования предназначены для постоянного использования. Устройство, которое я разрабатываю, будет работать всего две секунды с перерывами в несколько минут или часов. Поскольку представляющие интерес токи составляют 25, 50, 100 и 200 ампер, можно многое сэкономить, не используя провод, рассчитанный на продолжительное использование!

Есть ли правильный способ определения размера провода для импульсных приложений, подобных этому? Если непрерывная сила тока (например) 75C медного многожильного провода 4 AWG составляет 85 ампер, сколько я могу проработать за две секунды? Есть ли какое-то эмпирическое правило? Какое-то уравнение? Стол? Надлежащее применение исчисления?

Один вопрос и один комментарий. Во-первых, почему бы вам просто не спросить UL, каковы их требования в этом случае? Или спросите своего поставщика проволоки, что они рекомендуют? Во-вторых, я думаю, что ограничивающим фактором здесь будет плотность тока. При таком коротком рабочем цикле у вас может возникнуть соблазн использовать провод как можно меньшего калибра, но вы можете получить сбои, если ваша плотность тока слишком высока, даже если ваш рабочий цикл действительно низкий. У вашего поставщика проводов может быть информация о максимальной плотности тока.
Во многих таблицах проводов указаны максимальные номинальные токи от различных источников и для различных применений (на открытом воздухе, в воздуховодах, в оборудовании, новолуние ...). Самый высокий из них может быть безопасным в вашем случае ПРИ УСЛОВИИ, ЧТО вы можете ограничить продолжительность до известного максимума в условиях неисправности и что вы знаете истинную максимальную амплитуду. Мне нравится подход Криса Джонсона к тепловому входу в изоляции, как если бы он использовался без охлаждения (закрытая система), он дает вам абсолютную максимально допустимую оценку «законов физики». Реальной будет некоторая часть этого.
Точка данных только для интереса: Сетевые кабели для бытового использования, которые поставляются на пластиковых намотанных катушках с ручкой, позволяющей пользователям снова наматывать их после использования, плавятся, если используются намотанными при номинальной нагрузке :-)] т.е. долгосрочная энергия потребляемая мощность превышает доступную холодопроизводительность. Конечно, плавится изоляция, а не провод.

Ответы (3)

Если бы этот вопрос был на экзамене по физике, я бы ответил на него следующим образом; является ли это разумной идеей на практике — совершенно другой вопрос. Нужно быть уверенным, что никакое состояние отказа не может оставить ток более двух секунд.

Из спецификации провода мы знаем сопротивление на метр R и массу меди на метр M. Учитывая ток I, мы знаем, что мощность, рассеиваемая в проводе, составляет I ^ 2 R на метр. Таким образом, общая тепловая энергия, рассеиваемая на метр провода, равна E=I^2 R t, где t=2 секунды — это время, в течение которого ток активен. Мы (консервативно) оцениваем, что незначительное количество тепла покидает медную проволоку в течение этих 2 секунд, и поэтому повышение температуры T определяется выражением

T = E / (MC) = I ^ 2 R т / (MC)

где С — удельная теплоемкость меди. Необходимо выбрать провод с R и M таким образом, чтобы это повышение температуры T было приемлемым.

Я принял во внимание Rth и только что запустил электронную таблицу, сравнивая ваш подход с моим. На самом деле Rth пренебрежимо мал в этих временных масштабах. Пять секунд это может дать разницу в 1%, а 30 секунд — 5%.
+1 Это половина необходимого анализа. Однако этого достаточно только в том случае, когда будет только один импульс (т.е. практически бесконечное время между импульсами). Чтобы выполнить вторую половину анализа, вам необходимо определить величину снижения температуры между импульсами. Величина снижения температуры между импульсами должна быть больше, чем повышение в результате импульса. В противном случае каждый импульс будет способствовать повышению температуры до все более и более высоких значений. Охлаждение почти наверняка следует закону охлаждения Ньютона, поэтому анализ должен быть простым.
На самом деле, это не полная история. Может быть непросто вычислить соответствующий коэффициент для закона охлаждения Ньютона, который будет зависеть от толщины и тепловых свойств изоляции провода, а возможно, и от оболочки.

Сопротивление провода имеет два основных эффекта. Во-первых, это вызывает падение напряжения на нагрузке, и это не зависит от рабочего цикла. Во-вторых, это приводит к нагреву провода, что может привести к его выходу из строя.

В общем, проводка должна иметь консервативный рейтинг во всех приложениях, потому что вы действительно не хотите, чтобы сам провод был точкой отказа, даже в условиях отказа, таких как чрезмерный рабочий цикл или перегрузка по току. Провод должен выдержать повреждение, пока не успеет сработать защитный механизм.

Сопротивление будет меняться в зависимости от температуры, поэтому оно может быть косвенно связано с рабочим циклом.

В стандарте имеется таблица допустимых токов (таблица 36.1), относящаяся к силовым резисторам (как и к тормозным резисторам двигателя). Самое короткое время включения (и наименьший рабочий цикл) составляет 5 секунд включения/75 секунд выключения (рабочий цикл 6,25%). В этих условиях они допускают нагрузку на проводник 35% полной нагрузки двигателя. Во введении немного больше информации о разном времени включения/выключения, но смысл кажется несколько запутанным.

Теперь, применимо это или нет к вашей ситуации, я не хотел бы строить догадки. Это, по крайней мере, дает вам некоторое представление о том, что UL считает безопасным, и это, безусловно, необходимо, но может быть недостаточно.

Как уже говорили другие, у вас должна быть какая-то защита цепи, соответствующая размеру провода, который вы фактически используете, а не для импульсных токов.

Существуют ли правила выбора сечения провода для одноимпульсных приложений?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v