¿Cuánta potencia puede manejar un alambre delgado antes de calentar demasiado?

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Si tengo un cable de cobre de 25um de diámetro y 3 mm de largo, y estoy pasando corriente CA a través de él a 3GHz, ¿cómo puedo calcular cuánto se calienta dada la potencia y la duración? El cable está sumergido en aceite a temperatura ambiente, y no quiero quemar el aceite, incluso en la superficie del cable. El aceite tiene unas dimensiones de aproximadamente 3 mm \ $ \ veces \ $ 3mm \ $ \ veces \ $ 0,15 mm y está en contacto con un gran trozo de aluminio en uno de los lados planos (el cable está suspendido a una distancia de aproximadamente 0,1 mm).

Por ejemplo. 16W @ 28Vrms para 10us (es un sistema de 50 ohmios) con un ciclo de trabajo máximo del 50%

¿Es esto algo que puedo consultar o necesito conectarlo a un simulador?

    
pregunta Ian Hincks

3 respuestas

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La profundidad de la piel a 3GHz es solo 1.2um, deberás considerar eso. No tengo idea si esta calculadora es precisa, pero da una resistencia de 18.8 ohmios Para 100mm de alambre recto de 25um. Sin embargo, AWG 30 es más como 250um (0,25 mm), ¿cuál es? Sería más como 1.8 ohmios para 100 mm de cable de 250um. Tenga en cuenta que a 3GHz y este tipo de diámetro, la resistencia es aproximadamente proporcional al recíproco del diámetro en lugar del recíproco del diámetro al cuadrado, ya que es solo una capa delgada alrededor del exterior que está haciendo todo el trabajo.

En el caso de 250um, eso es aproximadamente 50x la resistencia que exhibe el cable para bajas frecuencias.

La resistencia de CA le permitirá calcular la disipación de potencia, pero el cálculo del aumento de temperatura no será fácil. Los diseñadores de transformadores pueden usar las tablas (ya que los transformadores grandes a menudo están sumergidos en aceite), pero dudo que disminuyan a 250um. solo 25um.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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16W para 10us es de 160 micro-julios; no mucho. Dada la masa y la capacidad térmica específica del cobre, puede poner un límite superior al aumento de temperatura de un solo pulso, descuidando el enfriamiento por completo.

La tasa de enfriamiento en el aceite es difícil de calcular y no conocemos la tasa de repetición del pulso, por lo que no puedo llegar mucho más lejos.

En este punto, ha agregado un ciclo de trabajo del 50%, que cambia (o aclara) la situación enormemente. Puede modelarlo como una disipación continua al 50% de potencia (con un error acotado por esa cifra de 8k) y, dada la termodinámica del enfriamiento conductivo, no sé cuál será la respuesta.

¿El aceite permanece estático o puedes bombear aceite más allá del cable para mejorar el enfriamiento?

    
respondido por el Brian Drummond
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Puede encontrar tablas que indican la resistencia y la capacidad de transporte de corriente para un cable de calibre 30. Sobre la base de la resistencia y la corriente que está pasando a través de ella (y la ley de ohmios y p = I V), puede calcular la cantidad de calor que le está aplicando.

¿Se calentará demasiado? Bueno, eso depende del coeficiente de calor del aceite y probablemente de la cantidad de aceite y de dónde el aceite puede disipar el calor.

    
respondido por el Eric Gunnerson

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