Sobrecarga del cable de transmisión de CC

Tu razonamiento es en parte correcto y en parte no tiene ningún sentido.

El AWG 11 para 12 A es muy conservador , considerando que el calibre 10 está aprobado para el cableado interno de 30 A.

Busque la resistencia por unidad de longitud de cable para los diferentes tamaños de cable. La disipación de potencia en esa misma longitud será que la resistencia multiplicará por el cuadrado de la corriente. Por ejemplo, si un cable tiene 100 mΩ de resistencia por pie, entonces con 12 A a través de él, la disipación será (12 A) ² (100 mΩ) = 14.4 W, o 1.2 W / pulgada. Se va a poner bastante tostado y probablemente requiera aislamiento a alta temperatura y asegurarse de que el cable se mantenga alejado de cosas inflamables, como los soportes de madera seca de una casa.

La parte de su declaración que no tiene sentido es decir que obtendrá "4 amperios de pérdida de electricidad". Eso está mal de muchas maneras. En primer lugar, la corriente a través del cable es la misma. Lo único que no "sueltas" es actual. Segundo, "electricidad" no es una cantidad o algo específico. Es como decir que hoy tendrás más clima, en lugar de nieve, lluvia, etc.

Lo que perderás es un voltaje en el extremo del cable. La cantidad de voltaje que cae el cable es su resistencia por la corriente a través de él.

Si realmente necesita usar un cable delgado y aún desea transferir una potencia considerable, use un voltaje más alto. Envíe 100 V o algo, luego realice una conversión descendente en el extremo receptor. La fuente de alimentación de conmutación adicional puede ser más barata que un cable más grueso.

La razón por la que un voltaje más alto ayuda es porque se requiere menos corriente para transportar la misma potencia. Usted dice que quiere transferir 300 W. Eso solo toma 3 A a 100 V, pero 15 A a 20 V, por ejemplo. Dado que las pérdidas y los requisitos para el tamaño del cable provienen de la corriente, no del voltaje, el uso de alta tensión y baja corriente ahorra en el cable y las pérdidas. Por supuesto, si aumenta el voltaje, debe considerar la seguridad y posiblemente un aislamiento adicional. La física puede ser tan molesta como esa.

Añadido alrededor de 20 gauge

Bien, acabo de buscar un cable de calibre 20. Tiene una resistencia de 33,3 mΩ / m, que es de 10,2 mΩ / pie. A 12 A, se disipará 1.5 W / pie, o 122 mW / pulgada. Eso se calentará notablemente, pero debería estar bien para la mayoría de los propósitos.

Ahora veamos las pérdidas. 1000 pies de distancia significa 2000 pies de cable, ya que la corriente tiene que fluir hacia afuera y hacia atrás. (2000 pies) (10.2 mΩ / ft) = 20.3. A 12 A, caerá 244 V. Eso es lo que tiene que aplicar a los dos extremos para obtener 12 A a través del cable con un corto en el otro extremo. Si quiere 12 V disponibles en el otro extremo, debe aplicar 256 V en el extremo de envío. Debe quedar claro que esto es terriblemente ineficiente.

Use un cable más grueso, un voltaje más alto o ambos.

Si su carga disipa 300 vatios con 12 amperios a través de ella, requerirá:

$$ E = \ frac {P} {I} = \ frac {300W} {12A} = 25 \ text {volts} $$

a través de él, y dado que su fuente de conducción solo puede suministrar 22 voltios, su diseño fallará.

Pero se pone peor. ;) En el gráfico a continuación, mostré tu configuración utilizando un cable de cobre de 11 AWG que tiene una resistencia de 1,26 ohmios por mil pies y 20 AWG, que tiene una resistencia de 10,2 ohmios por mil pies.

Su carga tiene una resistencia de:

$$ R = \ frac {E} {I} = \ frac {25V} {12A} \ approx 2.1 \ text {ohms,} $$

y dado que las resistencias en serie se suman, su fuente buscará (para el cable AWG 11):

$$ Rt = R1 + R2 + R3 = 1.26 \ Omega + 2.1 \ Omega + 1.26 \ Omega = 4.62 \ text {ohms} $$

Luego, dado que la corriente en un circuito en serie es igual en todas partes, y como su fuente está limitada a una salida de 22 voltios, la corriente que puede enviar a la cadena, desde allí a la carga, es:

$$ I = \ frac {E} {Rt} = \ frac {22V} {4.62 \ Omega} \ approx 4.8 \ text {amperes} $$

Con 4.8 amperios a través de tu carga, caerá:

$$ E = IR = 4.8A \ times 2.1 \ Omega \ approx 10.1 \ text {volts} $$

y se disipará:

$$ P = IE = 4.8A \ times10.1V \ approx \ text {48.5 watts} $$

El uso de un cable de calibre 20 hace que la situación sea mucho peor, como se muestra a continuación.

Entonces,¿cuáleslasolución?

ElusodeunconvertidorBuckconectadoalacargaenlacarga,ylaconduccióndelconvertidorBuckconunvoltajebastantealtodesdeunafuentea1000piesdedistanciapodríafuncionar,comolosugierenotros.

Soloparasonrisas,acontinuación,describíunconvertidortipoBuckconunaeficienciadel90%conunasalidade300vatios,unaentradadeCCde100voltiosyunavariedadderesistenciasdecablesqueloconectanalafuente.