Vinnaren i pepparkakshustävlingen!
  • 1
  • 2
2011-02-25, 22:17
  #13
Medlem
Evolute:

Var någonstans i slututtrycket ser du tiden? Effekten används inte ens utan det är helt beroende av temperaturdifferens, specifik värmekapacitet och resisitivitet.

Jag tycker det framgår med all önskvärd tydlighet att tiden INTE är en faktor, sålänge vi kan anta att kabeln är helt isolerad.
Citera
2011-02-25, 22:21
  #14
Medlem
dumboears avatar
Citat:
Ursprungligen postat av evolute
Varför räknar du med energin som tillförs under en sekund? Det kunde lika gärna varit 1 ms vilket ger ett helt annat svar eller hur?

Värmekapaciteten är inte så relevant (utom i en mycket noggrann modell) eftersom den relaterar temperaturskillnad till tillförd energi. Storleken vi har här är effekt och det som är relevant är hur mycket energi som kan transporteras bort per tidsenhet genom ex. värmeledning och strålning. Sen kommer det "riktiga" svaret bero dels på materialparametrar men kanske främst på säkerhetsmarginalernas storlek. Hur varm får en koppartråd bli innan den anses vara osäker ur användarsynpunkt?

Det är ju ännu en följdfråga, eftersom den ursprungliga frågan är när den brister. Smältpunkten för koppar är ju över 1000 grader celsius, vilket de flesta nog är rörande överens om är ganska ohälsosamt.

Men säg 50 grader celsius (323K), det är väl en ganska bra nivå?
Citera
2011-02-25, 22:22
  #15
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av dumboear
Följdfråga då.

Om man nu (teoretiskt) har en kabel med minsta teoretiska tjockleken för att precis klara 5A.

Vad blir spänningsfallet över 0,2m om man utgår från ett vanligt bilbatteri (12v)?

Det beror på hur exakt du vill ha svaret. Diskretisera kabeln i tex. 10 lika stora delar, rökna ut resistansen för varje del med R=r(L/A) för en given kabel sedan gör du en vanlig KVL (Kirchoff's voltage law) då får du:

E-U1-U2-U3...-U10 -Us=0 -> Us=E-U1-...-U10 där U1,U2,...,U10 = (R1,...,R10)*I (I är konstant genom hela kabeln) vill du ha ett riktigt bra värde diskretiserar du kabeln i infinitessimalt små delar och gör samma sak.
Citera
2011-02-25, 22:30
  #16
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av dumboear
Det är ju ännu en följdfråga, eftersom den ursprungliga frågan är när den brister. Smältpunkten för koppar är ju över 1000 grader celsius, vilket de flesta nog är rörande överens om är ganska ohälsosamt.

Men säg 50 grader celsius (323K), det är väl en ganska bra nivå?


Sätt bara in 323K i dT och sedan i uttrycket för d för att svara på den frågan. Observera att formeln bara är giltig så länge vi kan anta att tråden inte utbyter värme med omgivningen.
Citera
2011-02-25, 22:32
  #17
Medlem
evolutes avatar
Citat:
Ursprungligen postat av Ap4thy
Evolute:

Var någonstans i slututtrycket ser du tiden? Effekten används inte ens utan det är helt beroende av temperaturdifferens, specifik värmekapacitet och resisitivitet.

Jag tycker det framgår med all önskvärd tydlighet att tiden INTE är en faktor, sålänge vi kan anta att kabeln är helt isolerad.

Det är just det som är poängen. Fråga dig själv hur du omvandlade en effekt till en energi ("på en sekund tillförs alltså energin"). Du antar att en viss energimängd levereras under en sekund (eftersom enbart effekten är given). Svaret du får ut gäller då en uppvärmning under en sekund med given effekt.

I problem som detta är det intressant att fråga sig vilket jämviktstemperatur en tråd uppnår givet en viss tillförd elektrisk effekt. Värmekapaciteten blir då irrelevant (i en första approximation) då den enbart säger något om hur snabbt man uppnår denna jämviktstemperatur. När jämviktstemperaturen är uppnådd ändras inte temperaturen (dT = 0 i ditt uttryck) och vi har en effektbalans.
Citera
2011-02-25, 22:43
  #18
Medlem
Det är ju omöjligt att svara på eftersom form, isolering, omgivningens beskaffenhet och tom. färgen på tråden är av avgörande betydelse.
Citera
2011-02-25, 22:46
  #19
Medlem
dumboears avatar
Citat:
Ursprungligen postat av Ap4thy
Det beror på hur exakt du vill ha svaret. Diskretisera kabeln i tex. 10 lika stora delar, rökna ut resistansen för varje del med R=r(L/A) för en given kabel sedan gör du en vanlig KVL (Kirchoff's voltage law) då får du:

E-U1-U2-U3...-U10 -Us=0 -> Us=E-U1-...-U10 där U1,U2,...,U10 = (R1,...,R10)*I (I är konstant genom hela kabeln) vill du ha ett riktigt bra värde diskretiserar du kabeln i infinitessimalt små delar och gör samma sak.

Hmm, ja... Det är just den typen av matematik jag är urusel på.

Men jag har en känsla av att spänningsfallet blir 12v., dvs, i slutet på den 0,2 långa ledningen är spänningen 0, eller väldigt nära.

Med ohms lag torde R = U/I, dvs 12/5=1.4

Men jag gissar bara...

Dessutom är det lite knepigt att ge ett bra svar eftersom R varierar med temperaturen.
Citera
2011-02-25, 22:47
  #20
Medlem
evolutes avatar
Citat:
Ursprungligen postat av Ap4thy
Det är ju omöjligt att svara på eftersom form, isolering, omgivningens beskaffenhet och tom. färgen på tråden är av avgörande betydelse.

Ja men det kan åtminstone leda till någon typ av grov uppskattning. Din metod går inte att applicera alls i detta fall.
Citera
2011-02-25, 23:09
  #21
Medlem
Citat:
Ursprungligen postat av dumboear
Hmm, ja... Det är just den typen av matematik jag är urusel på.

Men jag har en känsla av att spänningsfallet blir 12v., dvs, i slutet på den 0,2 långa ledningen är spänningen 0, eller väldigt nära.

Med ohms lag torde R = U/I, dvs 12/5=1.4

Men jag gissar bara...

Dessutom är det lite knepigt att ge ett bra svar eftersom R varierar med temperaturen.


Nej, det stämmer inte, om spänningsfallet är 12 V över kabeln så är den ju skitdålig eftersom det då inte går att driva något på andra sidan (all energi blir värme i kabeln)

Om man istället antar ett spänningsfall istället för temperaturbegränsning. Säg 0,5 V per meter vid 12 V? ganska rimligt.

Resistansen för kabeln är som innan R=r(L/A)

och spänningsfallet är då lika med R*I alltså:

0,5*0,2 = RI = Ir(L/A) -> A=IrL/(0,1) = pi*d^2/4 -> d= (4IrL/0,1*pi)^(1/2) = 0,000233 = 0,23 mm

En faktor ~2 större alltså (Alltså var min lösning innan omständig som hell, men verkligen inte helt fel ute dock slumpartad??)

0,5 V / m @ 12 V eller 1 V / m @ 24 V är tydligen standard.
__________________
Senast redigerad av Ap4thy 2011-02-25 kl. 23:13.
Citera
  • 1
  • 2

Stöd Flashback

Flashback finansieras genom donationer från våra medlemmar och besökare. Det är med hjälp av dig vi kan fortsätta erbjuda en fri samhällsdebatt. Tack för ditt stöd!

Stöd Flashback