Плотность тока и другие характеристики проводов
Недавно очередной раз занималась проводкой и опять возник вопрос каких проводов достаточно. Поделюсь познаниями))
В расчёте коллекторных электродвигателей:
https://drive.google.com/open?id=0B3i2SFYLER0HcGpKM2drRmFuWmM
… на странице 4 предельная допустимая плотность тока для щёток 15 А/мм2 площади (там на сантиметр, но это опечатка).
А на странице 8 плотность тока в обмотке выводится как 5.8-6.6 А/мм2 (провод медный)
Здесь:
https://samelectrik.ru/raschet-i-vybor-secheniya-kabelya-po-toku-moshhnosti-dline.html
… есть рекомендуемые расчёты площади сечения алюминиевых и медных проводов.
Осталось вспомнить, что плотность тока:
… это сила тока в амперах делённая на сечение провода в квадратных миллиметрах.
А мощность P (в ваттах) = I(A)*U(вольт), т.е при напряжении 220 вольт:
Если дополнить расчётом данные таблиц по ссылке, то получится так:
|
Al
|
|
S
|
I,A
|
P, Вт
|
U, вольт
|
J (Вт/мм2)
|
|
(3)/(2)
|
(2)/(1)
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
2,5
|
20
|
4400
|
220
|
8,00
|
|
4
|
28
|
6100
|
217,8571
|
7,00
|
|
6
|
36
|
7900
|
219,4444
|
6,00
|
|
10
|
50
|
11000
|
220
|
5,00
|
|
16
|
60
|
13200
|
220
|
3,75
|
|
Cu
|
|
1,5
|
19
|
4100
|
215,7895
|
12,67
|
|
2,5
|
27
|
5900
|
218,5185
|
10,80
|
|
4
|
38
|
8300
|
218,4211
|
9,50
|
|
6
|
46
|
10100
|
219,5652
|
7,67
|
|
10
|
70
|
15400
|
220
|
7,00
|
… т.е для медного провода те самые 7-13 А/мм2, а для алюминиевого несколько меньше.
Если считать максимумом 3 для алюминия и 6 для меди, то для 150, 300, 500, 1000 и 1500 Вт будет так:
|
Al
|
|
S
|
I,A
|
P, Вт
|
U, вольт
|
J (Вт/мм2)
|
|
|
(3)/(4)
|
220
|
3
|
|
1
|
2
|
3
|
4
|
5
|
|
0,23
|
0,68
|
150
|
220
|
3
|
|
0,45
|
1,36
|
300
|
220
|
3
|
|
0,76
|
2,27
|
500
|
220
|
3
|
|
1,52
|
4,55
|
1000
|
220
|
3
|
|
2,27
|
6,82
|
1500
|
220
|
3
|
|
Cu
|
|
0,11
|
0,68
|
150
|
220
|
6
|
|
0,23
|
1,36
|
300
|
220
|
6
|
|
0,38
|
2,27
|
500
|
220
|
6
|
|
0,76
|
4,55
|
1000
|
220
|
6
|
|
1,14
|
6,82
|
1500
|
220
|
6
|
|
1,52
|
9,09
|
2000
|
220
|
6
|
… Т.е стандартного провода с сечением 1.5 хватит на мощность 1000 Вт (если алюминий) и на мощность 2000 Вт если это медь.
Сразу интересно почему так. Из того же курсовика обмотка должна нагреваться максимум на 65 градусов относительно окружающей среды. А потери на тепло это:
… где R – сопротивление всего куска проводника.
Удельная теплоёмкость меди = 381 Дж / (кг*К), а алюминия – 903-951 Дж / (кг*К) в зависимости от температуры.
Про связь тепла, этой константы и температуры было тут:
http://akostina76.ucoz.ru/blog/2018-03-07-4880
Тепло=Q=P= c*m*dT, где
dT – нагрев, c – теплоёмкость, m – масса.
Массы пока нет, а она нужна. Для массы нужна плотность.
Плотность меди = 8.9*10^3 кг/м3
Плотность алюминия = 2.71*10^3 кг/м3
(Отсюда сразу видно, что алюминий в три раза легче, что существенно когда надо вешать длинный провод, а сечения 1.5 мне бы на курятник хватило.
Ещё мне потребуется удельное сопротивление потому что R= r*L/S.
r (Cu) = 0,0171 Ом *мм2/м
r (Al) = 0,028 Ом *мм2/м
Теперь неплохо бы понять что я хочу получить. А получить я хочу по этим константам то, что вдвое меньшая плотность тока вызывает для алюминиевого провода такую же теплоотдачу как для медного.
Формулы:
Тут всё очень загадочно с размерностью, что наводит на определённые мысли. А сам рост температуры подозрительно мал. Но пусть так. Интересно какая плотность вызовет то же самое для алюминия:
По таблице допустимые плотности отличаются в полтора-два раза. Отличие 10 от 15 во всяком случае близко к этому.
По теме: электрозапал отсюда:
http://akostina76.ucoz.ru/blog/2017-12-12-4645
… поджёг бумагу. Т.е 300 градусов-то он выдал. Плотность тока а нем была 1.5A/0.3мм=5. Правда в его случае была спираль, не дающая теплу быстро рассеиваться.
|
