Existe-t-il des règles pour sélectionner le calibre des fils pour les applications à impulsion unique?

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J'essaie de dimensionner le fil pour les panneaux UL 508a. J'ai les exigences de calibre de fil UL, mais ces exigences sont pour une utilisation continue. L'appareil que je conçois ne fonctionnera que pendant deux secondes, avec des minutes ou des heures entre les exécutions. Étant donné que les courants d'intérêt sont de 25, 50, 100 et 200 ampères, il y a beaucoup à économiser en n'utilisant pas de fil conçu pour une utilisation continue!

Existe-t-il un moyen approprié de dimensionner le fil pour des applications d'impulsion comme celle-ci? Si l'ampacité continue de (par exemple) 75C cuivre toronné 4 AWG est de 85 ampères, combien puis-je exécuter pendant deux secondes? Y a-t-il une règle d'or? Une équation? Une table? Application appropriée du calcul?

current wire gauge Stephen Collings
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Une question et un commentaire. Tout d'abord, pourquoi ne demandez-vous pas à UL quelles sont leurs exigences dans ce cas? Ou demandez à votre fournisseur de fil ce qu'ils recommandent? Deuxièmement, je pense que ce qui sera le facteur limitant ici, c'est la densité de courant. Avec un cycle de service aussi court, vous pourriez être tenté d'aller aussi petit que possible avec un calibre de fil, mais vous pouvez obtenir des échecs si votre densité de courant est trop élevée même si votre cycle de service est vraiment faible. Votre fournisseur de fil peut avoir des informations sur la densité de courant maximale.
Eric
De nombreux tableaux de câblage répertorient les courants nominaux maximaux provenant de diverses sources et sous diverses applications (air libre, canalisé, dans les équipements, nouvelle lune ...). Le plus élevé de ceux-ci est susceptible d'être sûr dans votre cas, à condition que vous puissiez limiter la durée à un maximum connu en cas de défaut et que vous connaissiez la véritable amplitude maximale. J'aime l'entrée thermique de Chris Johnson dans une approche d'isolement comme si elle était utilisée avec aucun refroidissement (système fermé), elle vous donne une cote tolérable maximale absolue "lois de la physique". Le réel en représentera une fraction.
Russell McMahon
Point de données intéressant uniquement: les câbles secteur destinés aux consommateurs qui sont fournis sur des bobines de bobinage en plastique avec une poignée pour permettre aux utilisateurs de les enrouler à nouveau après utilisation, fondent s'ils sont utilisés enroulés à la charge nominale :-)] c'est-à-dire l'énergie à long terme l'entrée dépasse la capacité de refroidissement disponible. Bien sûr, l'isolation fond et non le fil.
Russell McMahon

Réponses:

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Si cette question était dans un examen de physique, je répondrais comme suit; que ce soit une idée sensée dans la pratique est une tout autre affaire. Il faudrait être à peu près certain qu'aucun état de défaut ne pourrait laisser le courant circuler pendant plus de deux secondes.

Nous savons par la spécification du fil la résistance par mètre R et la masse de cuivre par mètre M. Étant donné le courant, I, nous savons que la puissance dissipée dans le fil est I ^ 2 R par mètre. L'énergie thermique totale dissipée par mètre de fil est donc E = I ^ 2 R t, où t = 2 secondes est le temps pendant lequel le courant est actif. Nous estimons (prudemment) qu'une chaleur négligeable quitte le fil de cuivre pendant ces 2 secondes, et donc l'augmentation de la température T est donnée par

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

où C est la capacité thermique spécifique du cuivre. Un fil doit être choisi avec R et M de telle sorte que cette élévation de température T soit acceptable.

Chris Johnson
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J'ai pris en compte Rth, et je viens de lancer un tableur comparant votre approche avec la mienne. Rth est en effet négligeable sur ces échelles de temps. Cinq secondes, cela pourrait faire 1% de différence, et 30 secondes, 5%.
Stephen Collings du
+1 Il s'agit de la moitié de l'analyse nécessaire. Cependant, cela n'est adéquat que dans le cas où il n'y aura jamais qu'une seule impulsion (c'est-à-dire effectivement un temps infini entre les impulsions). Pour effectuer l'autre moitié de l'analyse, vous devez déterminer la quantité de température qui diminue entre les impulsions. La quantité de la température diminue entre les impulsions doit être supérieure à l'augmentation à la suite de l'impulsion. Sinon, chaque impulsion contribuera à augmenter la température à des valeurs de plus en plus élevées. Le refroidissement suit presque certainement la loi de Newton sur le refroidissement, donc l'analyse devrait être simple.
alx9r
En effet, ce n'est pas toute l'histoire. Il pourrait ne pas être simple de déterminer le coefficient approprié pour la loi de Newton du refroidissement, qui sera fonction de l'épaisseur et des propriétés thermiques de l'isolation des fils, peut-être aussi de l'enceinte.
Chris Johnson
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La résistance du fil a deux effets principaux. Le premier est qu'il provoque une chute de tension à la charge, et cela est indépendant du rapport cyclique. La seconde est qu'elle fait chauffer le fil, ce qui peut entraîner sa défaillance.

En général, le câblage doit être évalué de manière conservatrice dans toutes les applications, car vous ne voulez vraiment pas que le fil lui-même soit le point de défaillance, même en cas de défaut, comme un cycle de service excessif ou une surintensité. Le fil doit résister au défaut jusqu'à ce que l'équipement de protection ait le temps de fonctionner.

Dave Tweed
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La résistance changera avec la température, elle peut donc être indirectement liée au rapport cyclique.
Diego C Nascimento
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Il existe un tableau d'intensité (tableau 36.1) dans la norme qui fait référence aux résistances de puissance (comme dans les résistances de freinage moteur). Le "temps de marche" le plus court (et le rapport cyclique le plus bas) indiqué est de 5 secondes de marche / 75 secondes d'arrêt (cycle de travail de 6,25%). Dans ces conditions, ils permettent une intensité de conducteur de 35% du FLA du moteur. Il y a un peu plus d'informations dans l'introduction concernant les différents temps d'activation / désactivation, mais le sens semble quelque peu confus.

Maintenant, que cela s'applique ou non à votre situation, je ne voudrais pas spéculer. Cela vous donne au moins une idée de ce que UL considère comme sûr, et c'est certainement nécessaire, mais peut-être pas suffisant.

Comme d'autres l'ont dit, vous devriez avoir une sorte de protection de circuit appropriée à la taille du fil que vous utilisez réellement, pas aux courants de surtension.

Spehro Pefhany
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