シングルパルスアプリケーション用のワイヤーゲージを選択するためのルールはありますか?


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UL 508aパネルのワイヤーのサイズを調整しようとしています。ULのワイヤーゲージ要件がありますが、これらの要件は継続使用のためのものです。私が設計しているデバイスは2秒間しか実行されず、実行の間隔は数分または数時間です。対象となる電流は25、50、100、200アンペアであるため、連続使用に適した定格のワイヤーを使用しないことで節約できることがたくさんあります。

このようなパルス用途のワイヤのサイズを決める適切な方法はありますか?(たとえば)75C銅より線4 AWGの連続電流容量が85アンペアの場合、2秒間どれだけ実行できますか?経験則はありますか?いくつかの方程式?テーブル?微積分学の適切な適用?


1つの質問と1つのコメント。まず、この場合の要件をULに尋ねてみませんか?または、ワイヤーサプライヤーに何が推奨されているか尋ねます。第二に、ここでの制限要因は電流密度だと思います。このような短いデューティサイクルでは、ワイヤーゲージを使用してできるだけ小さくしたくなるかもしれませんが、デューティサイクルが実際に低くても、電流密度が高すぎると、障害が発生する可能性があります。あなたのワイヤーベンダーは最大電流密度に関する情報を持っているかもしれません。
Eric

多くのワイヤーテーブルには、さまざまなソースからのさまざまなアプリケーション(自由空気、ダクト、装置内、新月など)での最大定格電流がリストされています。これらのうち最も高いものは、フォールト状態で継続時間を既知の最大値に制限でき、真の最大振幅がわかっている場合に、安全である可能性があります。私は、冷却なし(閉鎖系)で使用されるかのように、独立したアプローチでChris Johnsonの熱入力が好きで、「物理法則」の絶対最大許容定格を与えます。実際はこれの一部です。
ラッセルマクマホン

利息のみのデータポイント:消費者が使用する主電源ケーブル。ハンドル付きのプラスチックワインドスプールに付属しているため、ユーザーは使用後に再度ワインドワインドでき、定格負荷で巻いた場合は溶ける:-)]つまり長期エネルギー入力が利用可能な冷却能力を超えています。もちろん、絶縁体は溶け、ワイヤーは溶けません。
ラッセルマクマホン

回答:


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この質問が物理学の試験に出た場合、次のように答えます。これが実際に賢明なアイデアであるかどうかは、まったく別の問題です。障害状態が2秒以上にわたって電流を流し続けることがないことはかなり確実でなければなりません。

ワイヤの仕様から、メートルあたりの抵抗Rとメートルあたりの銅の質量Mがわかります。電流Iを考慮すると、ワイヤで消費される電力はメートルあたりI ^ 2 Rであることがわかります。したがって、ワイヤ1メートルあたりに消費される総熱エネルギーはE = I ^ 2 R tです。ここで、t = 2秒は電流がアクティブな時間です。この2秒間に銅線から出る熱はごくわずかであると(控えめに)推定しているため、温度Tの上昇は次のようになります。

T = E /(MC)= I ^ 2 R t /(MC)

ここで、Cは銅の比熱です。この温度上昇Tが許容できるように、ワイヤはRとMで選択する必要があります。


私はRthを考慮に入れ、私はあなたのアプローチを私のものと比較するスプレッドシートを実行しました。実際、Rthはこれらの時間スケールでは無視できます。5秒で1%の違いが生じる可能性があり、30秒で5%の違いが生じます。
Stephen Collings

+1これは必要な分析の半分です。ただし、これは、パルスが1つしかない場合(つまり、パルス間の時間が実質的に無限の場合)にのみ適切です。分析の残りの半分を行うには、パルス間の温度低下量を決定する必要があります。パルス間の温度低下の量は、パルスの結果としての上昇よりも大きくなければなりません。そうでない場合、各パルスは温度をますます高い値に上昇させる原因となります。冷却はほぼ確実にニュートンの冷却の法則に従うため、分析は簡単です。
alx9r 2014年

確かに、これは完全な話ではありません。ニュートンの冷却の法則の適切な係数を計算するのは簡単ではない場合があります。これは、ワイヤー絶縁体の厚みと熱特性の関数であり、おそらくエンクロージャーの関数でもあります。
Chris Johnson、

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ワイヤーの抵抗には2つの主要な影響があります。1つ目は、負荷で電圧降下が発生することであり、これはデューティサイクルとは無関係です。2つ目は、ワイヤーが熱くなり、故障の原因となる可能性があることです。

一般的に、配線はすべてのアプリケーションで控えめに評価する必要があります。これは、過剰なデューティサイクルや過電流などの障害状態でも、配線自体を障害点にしたくないためです。ワイヤーは保護装置が作動する時間があるまで障害に耐えなければなりません。


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抵抗は温度によって変化するため、デューティサイクルに間接的に関係する可能性があります。
ディエゴCナシメント

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規格には、(モーターブレーキ抵抗器などの)電力抵抗器を参照する電流容量表(表36.1)があります。表示されている最短の「オン時間」(および最低のデューティサイクル)は、5秒オン/ 75秒オフ(6.25%デューティサイクル)です。これらの条件下では、モーターFLAの35%の導体電流容量が許容されます。さまざまなオン/オフ時間に関するリードインにはもう少し情報がありますが、意味がやや混乱しています。

さて、それがあなたの状況に当てはまるかどうかにかかわらず、私は推測したくありません。これは、少なくともULが安全であると考えるものについてのいくつかの考えを与えます、そしてそれは確かに必要ですが、十分ではないかもしれません。

他の人が言ったように、サージ電流ではなく、実際に使用しているワイヤサイズに適した何らかの回路保護が必要になります。

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