¿Puedo usar cable de calibre inferior para recorridos cortos de circuitos más largos de alto amperaje?

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Esta pregunta es probablemente más como un "explique el concepto que me falta". Pero comenzaré con mi pregunta específica.

Estoy construyendo una cervecería eléctrica y estoy usando un elemento de calefacción de 5500W 240V (23A). Estoy usando cable de calibre 10 para la mayoría del circuito que da servicio al elemento. Tengo una pequeña sección que todavía tengo que diseñar / construir que es básicamente un relé mecánico que alimenta un relé de estado sólido. El relé mecánico (modelo: SLA-05VDC-SL-C ) tiene conductores muy pequeños, aunque está clasificado para 30 amperios. Conectar un cable de calibre 10 a este relé es poco práctico.

Sería mucho más fácil conectar un tramo corto de calibre 18 (podría tener solo unas pulgadas de largo). Espero que esto sea una mala idea ... ¿verdad?

Si no es una mala idea, esto me confunde ... ¿por qué, entonces, no puedo escapar con docenas en cadena de recorridos cortos de calibre 18 para todo el circuito?

    
pregunta notlesh

4 respuestas

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Hay dos problemas relacionados pero no totalmente interdependientes:

  • Corriente máxima aceptable que puede ser transportada por un calibre de cable dado.

  • Caída de voltaje máxima aceptable entre la fuente y la carga.

La capacidad de corriente máxima del cable se establece según las regulaciones y se basa en el aumento de temperatura que es una función de la disipación de energía por longitud, que es una función de la resistencia por longitud que es una función del diámetro del cable. Otros factores que afectan los valores reglamentarios permitidos incluyen el tipo de revestimiento, la aplicación, el entorno (aire libre, conducto metálico, ...).

La caída de voltaje máxima aceptable para la carga se basa en la caída total de la suma de los componentes del circuito que la alimentan. Una carga de 10A, por ejemplo, puede ser alimentada por un conductor clasificado 10A hasta que la longitud del conductor sea tal que se alcance la caída de voltaje máxima permitida. Si desea utilizar un conductor más largo, necesitará un conductor con una clasificación más alta, por ejemplo, 15A o 20A, no debido a la corriente nominal del conductor en sí, sino porque el conductor más pesado permite menos caída total de voltaje.

En su caso, siempre que la caída de voltaje total en el circuito de calibre 10 cuando esté completamente cargada sea inferior al máximo permitido por las regulaciones, entonces sería aceptable el uso de "unas pocas pulgadas" de cable más ligero. La caída de tensión por longitud en el conductor más ligero será mayor, pero la caída de tensión absoluta adicional será mínima.

La ligereza que puede tener el conductor es una cuestión de regulaciones y sentido común. Es posible que algunas pulgadas de calibre 18 no se quemen, incluso si no está clasificada para la corriente transportada, ya que la transferencia de calor a los terminales del dispositivo y los conductores más gruesos adyacentes pueden permitir temperaturas más bajas que las que se producirían con un funcionamiento más largo . SIN EMBARGO si tiene un incendio por algún motivo y los investigadores determinan que ha utilizado un enlace de cable corto infravalorado en cualquier lugar, esto puede afectar el pago del seguro, incluso si el cableado no conforme no fue la causa.

Si el relé está equipado con cables fijos, es casi seguro que están clasificados para la corriente máxima que puede soportar el relé. Si bien es posible salir de los equipos de especificaciones, todos los fabricantes "reconocidos" conocerán los requisitos y los cumplirán. Es muy posible que las distancias cortas involucradas sean aceptables por las razones que mencioné anteriormente.

No sé si su cervecería es un hogar o una empresa comercial. Tampoco sé cuáles son las regulaciones locales que permiten el cableado correcto de los equipos alimentados por la red. Está fuera del alcance de la pregunta, pero debe asegurarse de que dichos problemas no afecten su cobertura de seguro ni sus posibilidades de necesitarla.

ADDED

Uso de enlace de Wikipedia proporcionado por alexan_e
Los valores calculados a continuación se redondean pero se usa "=".

Para, digamos, 1 metro de longitud de la cola, R = 21 mOhm.
Por ejemplo, en 25A = pérdida de I ^ 2R = 625 x 0.021 = 13 vatios. Eso no es trivial.

Caída de voltaje = IR = 25 * .021 = 0.5V.

Calibre 10 = 3.3 mOhm / m
o sobre disipación 2W
y 0.1V caída de voltaje.

Por lo tanto, la caída de voltaje adicional de 10 a 18 no es muy importante, pero la disipación es significativa. 18 vatios en un bucle de 1 metro = 18 vatios en 500 mm2 de conductor lineal.
Eso es 3.6 W en una cola de 100 mm = 4 pulgadas.
Say 4 Watt no es propenso a derretir el aislamiento, pero se sentirá caliente.

Lo peor es que la disipación de calibre 18 es > 25% de su valor de fusión conservador. Eso es alto La disipación real en la fusión es aproximadamente 16x más alta, y ese valor de fusión es muy conservador de la lista de alternativas de Wikipedia, pero si fuera posible, apuntaría a un diámetro de alambre más grande para una cola.     

respondido por el Russell McMahon
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Un cable más delgado tiene una resistencia más alta que crea una caída de voltaje en él y las pérdidas de energía se disipan como calor en el cable. Para extremos, el cable puede incluso derretirse, incendiarse, etc.
Cuando la mayoría del cableado es con un cable grueso adecuado y solo se usa un cable más delgado para una sección pequeña, entonces puede funcionar pero el calibre 18 parece estar en el lado delgado.

  

Eso parece responder a mi pregunta: la caída de voltaje sigue siendo un problema, incluso si la disipación de calor no lo es

La resistencia y la potencia disipada como calor están relacionadas y calculadas por la ecuación de potencia

\ $ P = I ^ 2 \ veces R \ $ donde P es la potencia, I la corriente y R la resistencia

Cuanto más corto sea el trozo de cable, menor será la resistencia (y la caída de voltaje).
Según wikipedia la resistencia de un cable de calibre 18 es de 21m Ohm por metro

Para ampliar mi respuesta, sugeriría un relé de estado sólido que ofrece varios advantages sobre los relés mecánicos.

    
respondido por el alexan_e
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A veces, el tamaño del cable se determina más por la caída de voltios que la capacidad de carga de corriente segura del cable. En este caso, un corto tramo de cable que sea lo suficientemente grueso para transportar la corriente de manera segura pero más delgado que el cable de larga distancia puede estar bien.

A veces se puede usar un cable más delgado al aceptar una temperatura de funcionamiento más alta. Algunos tipos de silicona o incluso cables aislados con fibra de vidrio pueden funcionar a temperaturas mucho más altas que los cables normales de PVC. Por supuesto, antes de confiar en esto, debes estar seguro de que las cosas a las que está conectado el cable pueden tolerar la temperatura más alta.

A veces, para tiradas muy cortas, se puede usar un cable más delgado porque el calor se disipará en las conexiones.

Pero todo esto es ignorar al elefante en la habitación.

Su problema real es que el relé que ha seleccionado está diseñado para el montaje en PCB, no para conectarse a cables individuales. A menos que tenga experiencia en el diseño de PCB para aplicaciones de alta corriente, le recomiendo encarecidamente que encuentre un relé que esté diseñado para conectarse directamente a cables del tamaño apropiado.

    
respondido por el Peter Green
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Si las conexiones de relé no parecen acomodar el cable más grande que probablemente indica que el relé no manejaría esa corriente de todos modos. Le apuesto a que los contactos de relé se soldarán bajo esas condiciones actuales

    
respondido por el Peter

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