Resistencia eléctrica convertida a la temperatura del alambre

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Estoy tratando de obtener una fórmula que pueda reutilizar para ayudarme a determinar el tamaño y las propiedades de los cables. El objetivo es calentar un cable de 430 'entre 40-100F usando 12 voltios y 10 amperios de corriente continua. Todos hablan de la temperatura ambiente, pero estoy más interesado en la temperatura real del cable, las propiedades (cobre, zinc, aluminio) y la resistencia. Estoy buscando diseñar el cable para que se ajuste al propósito, no para que mi sistema se ajuste al cable (demasiado tarde).

    
pregunta Arthur Klein

3 respuestas

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La resistencia del cable será 12/10 = 1.2 ohmios

R = rho * length / Area (donde rho es la resistividad del material elegido, recordando convertir la longitud, etc. a la unidad apropiada)

luego Area = rho * length /1.2 esto le dará el área de la sección transversal.  Busque el área de la sección X para obtener un calibre de cable.

Todo lo que harás es darte un cable de la longitud y resistencia correctas para un material determinado.

La temperatura a la que se "levantará" el cable depende de la rapidez con la que el medio ambiente pierde energía. (Apagado = potencia en @ temperatura de equilibrio).

No hay una fórmula establecida para la temperatura final del cable porque hay muchas variables, por ejemplo. qué tan bien aislado está el cable, cómo se enrolla (bobinas grandes o pequeñas), en el aire o en el vacío y así sucesivamente ...

Tienes dos opciones básicas.

Experimento: obtenga su cable (como se calcula arriba), aliméntelo con 12 V y vea qué sucede con la temperatura.

o

Diseñe un circuito para limitar la cantidad de calor que recibe el cable (dentro del rango deseado) controlando la cantidad de energía disipada en el cable. (por ejemplo, colocar un termostato)

    
respondido por el JIm Dearden
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Puede ver el enlace que encontré aquí, Capacidad actual de alambres de cobre en vacío

Creo que también hicieron cables en el aire.
La gran pregunta es ¿cómo pierde calor el cable? El enfriamiento por convección es difícil de cuantificar.

Solo mirando sus números, supongo que 120 vatios de potencia no es tanto para elevar la temperatura de un cable de 430 ', a menos que esté enrollado en una bobina apretada o muy delgado ...

    
respondido por el George Herold
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Para la temperatura real del cable, necesita saber tres cosas:

  • La potencia que ingresa al cable por unidad de longitud (que es fácil de calcular a partir de la corriente y la resistividad). No variará mucho con la temperatura.
  • La temperatura ambiente (obtendrá un aumento por encima de la temperatura ambiente que puede ser una función no lineal de la diferencia de temperatura)
  • La pérdida de calor por unidad de longitud. Eso puede ser difícil de calcular. La pérdida de calor newtoniana es una conducción simple como la ley de Ohms: obtendrá un aumento de muchos grados por vatio de disipación de potencia (por unidad de longitud). La convección y la radiación son no lineales y muy no lineales respectivamente. La Ley del Rey (derivada a principios de la década de 1900) predice la pérdida de calor de un cilindro infinito en un líquido con un número bajo de Reynolds, que se adapta bastante bien al aire en ciertas condiciones.

Sin embargo, cuando se trata de eso, es mejor que construyas un prototipo que tenga una longitud de 5 'y que lo pruebes en las condiciones típicas.

    
respondido por el Spehro Pefhany

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