¿Más de 10,000 amperios?

  

¿Es posible tener un cable de 5 metros que tenga 10,000 amperios o más de flujo de corriente?

Sí, sin embargo, generalmente se hace referencia a ellas como "barras de bus" y no a cables. Son esencialmente barras o varillas de cobre (u otro conductor si es necesario) que llevan la corriente.

  

Supongo que esto se puede hacer con un transformador reductor y el voltaje podría ser de 2 V y menor

Usted usaría un transformador reductor si su fuente de alimentación fuera de mayor voltaje y menos corriente de lo que necesita. Ya que no ha especificado de dónde obtiene este poder, no podemos recomendar nada.

  

¿Supongo que la mayoría de estos cables tienen poca resistencia? Para que se considere ese calor.

Sí. Cuanto menor sea la resistencia, mejor. A menudo se usa cobre para esto, pero en algunas instalaciones eléctricas usan superconductores. Eso es bastante complicado debido al requisito de enfriamiento.

Puede usar varias barras colectoras en paralelo para permitir un mayor flujo de aire, reduciendo su necesidad de que más metal lleve la misma corriente, o la necesidad de enfriamiento activo.

10kA requerirá una gran cantidad de cobre, incluso más de 5 m, y el cobre es costoso, por lo que deberá equilibrar cuidadosamente el uso del sistema en conjunto con la cantidad de cobre y enfriamiento que pueda necesitar. >     

Para 10,000A podría ser más "barra" que "cable", este bebé maneja megavatios a 50v:

¿Estás hablando de una constante de 10kA o un pulso breve? Para un pulso breve, podría salirse con cables muy pequeños, siempre que no se vaporicen.

Detente y piensa sobre esto. 2 V x 10 kA = 20 kW. ¿Estás preparado para obtener tanto poder? ¿Está preparado para lidiar con la cantidad de calor que produce su cable de 5 metros?

En lugar de adivinar o preguntar, haz los cálculos. Desea una resistencia de 2 V / 10 kA = 200 µΩ. La resistividad del cobre a 20 ° C es de 1.68 nΩm. (1.68n m) (5 m) / (200µ Ω) = 42µ m ² . Eso sería una sección cuadrada de 6.5 mm de lado, o una redonda de 7.3 mm de diámetro.

Sin embargo, eso fue a 20 ° C. El vertido de 20 kW en un trozo de cobre de 5 m de largo y 7,3 mm de diámetro lo calentará rápidamente, por lo que no se mantendrá cerca de los 20 ° C por mucho tiempo. Esta vez haces las matemáticas. Calcule el volumen total de cobre, busque la densidad del cobre para obtener la masa de cobre, busque el calor específico y luego calcule qué tan rápido aumentará la temperatura con 20 kW aplicados a esa masa de cobre. Todos estos son cálculos muy sencillos, como los anteriores. Solo necesitas buscar las constantes físicas, tal como lo hice anteriormente.

Añadido

Está bien, lo he buscado en Google. (42µ m ² ) (5 m) = 210µ m ³ = 210 (cm) ³ . La densidad del cobre es 8940 kg / m ³ . (8940 kg / m ³ ) (210µ m ³ ) = 1.88 kg. El calor específico del cobre es de 386 mJ / g ° K. (386 mJ / g ° K) (1877 g) = 725 J / ° K, o aumento de 1 ° K (= ° C) por cada 725 J agregado al cable. (1 ° C / 725 J) (20,000 J / s) = tasa de aumento de la temperatura de 28 ° C / s. Si comienza a 20 ° C, por ejemplo, encienda los 10 kA, luego, en 2.9 segundos, el cable estará lo suficientemente caliente como para hervir el agua. El punto de fusión del cobre es de 1083 ° C. Le tomaría 38.5 segundos alcanzar ese punto si no se pierde calor. Sin embargo, es un tiempo suficientemente largo para perder una considerable potencia de calor en el aire ambiente, especialmente con un poco de aire que se mueve deliberadamente. En cualquier caso, puedes ejecutar esto durante unos 20 segundos a la vez sin que suceda nada malo si permites que se enfríe entre ejecuciones.

Si el cobre está dispuesto como una lámina para obtener más área de superficie para la misma área transversal, entonces será capaz de perder calor al aire ambiente mucho más rápidamente. Tenga en cuenta que una sección transversal circular es la peor forma para este propósito. En ese caso, el cable completo tiene una superficie de 178 en ² , que requiere 113 W / in ² para estabilizar justo en el punto de fusión. Por supuesto, en ese punto, la diferencia de temperatura es de 1063 ° C, así que tal vez sea plausible con aire forzado. Eso se traduce en una calificación de disipador térmico de 9.4 ° C / W.

De todos modos, todo esto es solo física básica con constantes que se pueden consultar en Internet. Realmente no hay mucha electrónica aquí.

Como han dicho otras respuestas, con una sección transversal lo suficientemente grande, puedes llevar 10 kA.

Quiero centrarme en otra cosa, creo que podría estar malentendido.

  

Supongo que esto se puede hacer con un transformador reductor y el voltaje podría ser de 2 V y menor.

Depende de lo que necesite su carga.

Si su carga necesita 10 kA a 2 V, deseará que la caída del voltaje en la barra colectora sea mucho menor que 2 V, o querrá que el voltaje en el extremo de suministro de la barra colectora sea superior a 2 V para permitir que caiga sobre la barra de bus. Si ingresa 2 V a la barra de bus y la caída de voltaje a través de la barra de bus es de 2 V, como se sugiere en la respuesta de Olin, entonces el voltaje aplicado a la carga sería 0, que probablemente no sea lo que desea. (No es que la respuesta de Olin sea incorrecta, pero creo que interpretaba que significa que el voltaje es mucho mayor que 2 V, pero se le permite bajar 2 V en la transmisión)

Pero podría ser más eficiente usar un voltaje más alto y una corriente más baja en la barra de bus, y luego usar su transformador reductor para bajar el voltaje a 2 V justo en la carga.

Por ejemplo, podría enviar 100 A a 200 V a través de la barra de bus, lo que no requeriría una sección tan grande. Luego baje al final de la carga para obtener el bajo voltaje y la alta corriente que su carga desea.

Hay un factor limitante que nadie más ha mencionado: la electromigración. A medida que la densidad de corriente en un conductor aumenta a niveles extremadamente altos, los electrones comienzan a mover los átomos de metal a una tasa significativa. Debido a que un conductor no es ideal, su área de sección transversal variará ligeramente. Los puntos en el conductor con una sección transversal más pequeña tendrán una mayor densidad de corriente, por lo que los átomos de metal tienden a ser removidos de los puntos más delgados y depositados en los lugares más gruesos. Esto solo hace que los puntos más delgados se vuelvan más finos, por lo que el proceso eventualmente hace que el conductor falle como un circuito abierto.

Cuando trabajé en circuitos integrados con cableado de aluminio, el valor máximo permitido de la densidad de corriente era alrededor de \ $ 10 ^ 5 \ $ A / cm \ $ ^ 2 \ $. Sí, 100 kA por centímetro cuadrado. Estos niveles ocurrieron bastante a menudo. Por supuesto, los conductores estarían extremadamente calientes si no estuvieran incrustados en vidrio (SiO \ $ _ 2 \ $ amorfos), lo que hace un buen trabajo para eliminar el calor. Además, la electromigración también podría causar una falla del circuito cuando los átomos de metal se acumulan en un extremo de un conductor y la protuberancia agrieta las capas aislantes.

Otra cosa a considerar es el campo magnético generado. Si recuerdo mi física de nivel A:

F = BIL

es decir, La fuerza aplicada a un conductor en un campo magnético (Newtons) es igual al producto de la densidad de flujo magnético (Teslas), la corriente (amperios) y la longitud (metros).

Entonces, en su caso, si compró un imán de altavoz (~ 1T) cerca, digamos un En la sección de 10 cm del conductor, la fuerza resultante sería 1 * 10000 * 0.1 = 1000N, o aproximadamente el peso de una masa de 100 kg. No es insignificante.

Otro punto de interés. El proceso de fundición de aluminio es un usuario de corrientes obscenamente grandes. El página de wikipedia del proceso Hall – Héroult menciona 220kA. Enlaza a la página de este fabricante que afirma 350kA.

En máquinas eléctricas grandes, como las que se usan para generar estaciones, las corrientes pueden exceder los 10,000A a voltajes de 20,000 V o más. Para estas estaciones especiales, los generadores utilizaron enfriamiento forzado por medio de gas hidrógeno desionizado o agua para permitir que los conductores más pequeños tengan una corriente más alta permisible sin sobrecalentamiento. Esto es importante porque los conductores más grandes harían imposible el diseño del generador porque el devanado del estator se alejaría demasiado del campo magnético del rotor. Los voltajes más altos crean el mismo problema, es decir, se necesitan más giros en el estator para producir el voltaje más alto. Por lo tanto, los generadores grandes producen corrientes muy altas y deben ser enfriados por fuerza. Los transformadores grandes pueden operar con enfriamiento forzado de la misma manera. Dicho todo lo demás, las corrientes a largo plazo de 10.000 A o más necesitan una superficie muy grande de cobre, como las fotos de las barras colectoras que se han publicado anteriormente.