Существуют ли правила выбора проволочного калибра для одноимпульсных приложений?

8

Я пытаюсь определить размер провода для панелей UL 508a. У меня есть требования к UL, но эти требования предназначены для постоянного использования. Устройство, которое я разрабатываю, будет работать только в течение двух секунд с минутами или часами между запусками. Поскольку интересующие токи составляют 25, 50, 100 и 200 ампер, многое можно сэкономить, если не использовать провода, рассчитанные на длительное использование!

Есть ли правильный способ измерения размера провода для импульсных приложений, как это? Если непрерывная амплитуда (например) 75C с медными жилами 4 AWG составляет 85 А, то сколько я могу работать в течение двух секунд? Есть ли какое-то эмпирическое правило? Какое-то уравнение? Стол? Надлежащее применение исчисления?

current wire gauge

— Стивен Коллингс
источник

Один вопрос и один комментарий. Во-первых, почему бы вам просто не спросить UL, каковы их требования в этом случае? Или спросите своего поставщика провода, что они рекомендуют? Во-вторых, я думаю, что ограничивающим фактором здесь будет плотность тока. С таким коротким рабочим циклом у вас может возникнуть соблазн пойти как можно меньше с помощью проволочного манометра, но вы можете получить сбои, если ваша плотность тока слишком высока, даже если ваш рабочий цикл действительно низок. Ваш поставщик проводов может иметь информацию о максимальной плотности тока.

— Эрик

Во многих таблицах проводов указаны максимальные номинальные токи от различных источников и при различных применениях (свободный воздух, воздуховод, оборудование, новолуние ...). Максимальное из них может быть безопасным в вашем случае. ПРЕДОСТАВЛЯЕТСЯ, ЧТО вы можете ограничить длительность известным максимумом в условиях сбоя и что вы знаете истинную максимальную амплитуду. Мне нравится тепловой вход Криса Джонсона в режиме изоляции, как если бы он использовался без охлаждения (закрытая система), он дает вам «законы физики» абсолютный максимально допустимый рейтинг. Фактически будет некоторая часть этого.

— Рассел МакМахон

Интересные данные: Сетевые кабели для бытового использования, которые поставляются на пластиковых катушках с ручкой, чтобы позволить пользователям снова заводить их после использования, плавятся, если используются, намотаны при номинальной нагрузке :-)], то есть длительная энергия вход превышает доступную холодопроизводительность. Конечно, изоляция тает, а не провод.

— Рассел МакМахон

4

Если бы этот вопрос был на экзамене по физике, я бы ответил на него следующим образом; является ли это разумной идеей на практике - это совсем другое дело. Нужно быть совершенно уверенным, что ни одно из неисправных состояний 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, составляет E = I ^ 2 R t, где t = 2 секунды - время, в течение которого ток активен. Мы (консервативно) оцениваем, что незначительное тепло покидает медный провод в течение этих 2 секунд, и поэтому повышение температуры T определяется как

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

где С - удельная теплоемкость меди. Провод должен быть выбран с R и M так, чтобы это повышение температуры T было приемлемым.

— Крис Джонсон
источник

Я принял во внимание Rth и просто запустил таблицу, сравнивающую ваш подход с моим. На самом деле Rth на этих временных масштабах ничтожно мал. Пять секунд могут составить 1% разницы, а 30 секунд - 5%.

— Стивен Коллингз

+1 Это половина необходимого анализа. Однако этого достаточно только в том случае, когда будет только один импульс (т.е. фактически 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 более высоких и высоких значений. Охлаждение почти наверняка следует закону Ньютона, поэтому анализ должен быть простым.

— alx9r

Действительно, это не полная история. Может быть не просто определить подходящий коэффициент для закона охлаждения Ньютона, который будет зависеть от толщины и тепловых свойств изоляции провода, возможно, также от корпуса.

— Крис Джонсон

7

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.

Как правило, проводка должна быть рассчитана по всем параметрам, потому что вы действительно не хотите, чтобы сам провод являлся точкой отказа, даже в условиях отказа, таких как чрезмерный рабочий цикл или перегрузка по току. Провод должен выдерживать повреждение до тех пор, пока защитное устройство не успеет сработать.

— Дэйв Твид
источник

1

Сопротивление будет изменяться с температурой, поэтому оно может быть косвенно связано с рабочим циклом.

— Диего С Насименто

2

В стандарте есть таблица мощностей (таблица 36.1), которая относится к силовым резисторам (как в тормозных резисторах двигателя). Наименьшее показанное «время включения» (и наименьший рабочий цикл) составляет 5 секунд вкл / 75 секунд в выключенном состоянии (6,25% рабочего цикла). В этих условиях они допускают пропускную способность провода 35% от FLA двигателя. Во вводной части есть немного больше информации относительно различных времен включения / выключения, но значение кажется несколько запутанным.

Теперь, независимо от того, применимо это к вашей ситуации или нет , я не хотел бы спекулировать. По крайней мере, это 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 от замыкания, соответствующая размеру провода, который вы фактически используете, а не для импульсных токов.

— Спехро Пефхани
источник