Frage:
Wie bestimme ich den besten Durchmesser für ein Kabel?
user827992
2012-07-11 05:13:00 UTC
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Nach meinem Verständnis kann ein Kabel mit einem zu großen Durchmesser zu einer Verlustleistung führen, ein zu kleines Kabel kann zum gleichen Ergebnis führen.

Anscheinend ist der zweite Fall in viel beliebter Bei den "Hochfrequenzphänomenen" wird der erste Fall wahrscheinlich durch das Material des Kabels verursacht, wenn ich dies richtig verstanden habe, hauptsächlich weil es eine höhere Impedanz gibt.

Ich verstehe nicht wirklich:

  • warum kann das passieren? Ist es wahr, was ich verstanden habe?
  • Wie kann ich den richtigen Durchmesser berechnen?
  • In diesem Szenario gibt es Unterschiede zwischen AC und DC?

Ich habe X Volt und ich muss maximal Y Watt bereitstellen, wo ich anfangen muss, das beste Kabel für den Job auszuwählen?

Fünf antworten:
stevenvh
2012-07-11 12:29:18 UTC
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Sie berechnen zunächst den Strom: Y Watt / X Volt. Die Spannung ist für die Isolation des Kabels relevant, nicht jedoch für den Durchmesser. (Das ist nicht ganz richtig. Wenn Sie mit wirklich niedrigen Spannungen arbeiten, kann der Spannungsabfall aufgrund des Kabelwiderstands und möglicherweise des hohen Stroms erheblich werden. Normalerweise jedoch nicht für Netzspannungen und höher.)

Dickere Kabel haben einen geringeren Widerstand und somit eine geringere Verlustleistung. Ich weiß nicht, wo du sonst liest. Diese Seite enthält einen Taschenrechner für den erforderlichen Durchmesser des Kabels. Dieselbe Site verfügt auch über Tabellen für verschiedene Arten von Kabeln.

Es gibt tatsächlich einen Unterschied zwischen Wechselstrom und Gleichstrom. Wechselstrom hat einen Hauteffekt, bei dem der Strom mehr fließt und die Außenseite des Kabels benötigt. Diese "Haut" ist dünner, wenn die Frequenz höher wird, existiert aber bereits in geringem Umfang für 50/60 Hz. Ein Wechselstromkabel benötigt möglicherweise einen etwas größeren Durchmesser, obwohl dieser Hauttiefenrechner eine Hauttiefe von mehr als 9 mm für 50 Hz in Kupfer bietet, sodass dies für die meisten Kabel kein Problem darstellt.

ok, ich fange an, hier verwirrt zu werden, ich spreche mit einer Person und er sagt zu mir, dass es besser ist, mehrere "kleine" Kabel zu haben, wenn ich viel Strom (in Wechselstrom) benötige und einen Stromkreis verdrahten muss im Durchmesser, anstatt einen größeren zu haben, ist dies in seinen Worten aufgrund der Impedanz wahr. Diese Person ist Physiker und Lehrer an einem College. Ich sollte froh sein, mein elektrisches Implantat zu Hause (zum Beispiel für einen Strom von 200 Volt) mit wenigen großen Kabeln zu haben oder nicht?
Litzen sind aufgrund des Hauteffekts besser für höhere Frequenzen geeignet. 50 dünnere Drähte haben mehr Oberfläche als 1 dicker Draht. Bei 50/60 Hz macht es keinen großen Unterschied, siehe die 9 mm Hauttiefe in meiner Antwort.
Als ich mit diesem Thema anfing, dachte ich über Energieeinsparung und Effizienz nach. Aber je mehr wir darüber diskutieren, desto mehr sehe ich, dass ich Energie abführen und verschwenden muss. Es ist ein Preis, den ich in jedem möglichen Szenario zahlen muss. Was ist mit dem Niederfrequenzszenario in AC und DC? Grundsätzlich muss ich mein Kabel jedes Mal als eine kleine Heizung oder einen kleinen Verteiler sowohl für Hochfrequenz als auch für Niederfrequenz betrachten, sowohl für Wechselstrom als auch für Gleichstrom?
Zum Glück nicht. Wenn Sie über netzbetriebene Geräte sprechen, müssen Sie Hochfrequenzeffekte wie Hauteffekte nicht berücksichtigen. Dann ist es im Grunde der Kabelquerschnitt (der den Widerstand bestimmt) und die Isolation (die die Wärmeverluste bestimmt), obwohl dies nur wichtig ist, wenn die Temperatur Ihres Kabels erheblich ansteigt, was bedeutet, dass Ihr Kabel zu dünn ist oder Sie eine große Last haben, wie z Hunderte von Ampere (nicht wahrscheinlich).
Wenn ich mich also für Spannungen interessiere, muss ich mir über die Kabelisolierung sicher sein, wenn ich mich für Ampere interessiere, muss ich mich für die Stromerwärmung interessieren. Wenn ich mich für diese 2 interessiere, kann ich das beste "Leistungsprofil" aus meiner Schaltung erhalten? Und dies gilt sowohl für Wechselstrom als auch für Gleichstrom mit genau dieser möglichen Variation über Hochfrequenzphänomene in Wechselstrom? Was kann passieren, wenn ich ein winziges, gut isoliertes Kabel mit hoher Spannung und geringer Stromstärke verwende?
Sie können dünnere Kabel für niedrige Ströme verwenden, unabhängig von der Spannung (solange Ihre Isolation ausreicht). Beachten Sie, dass in den Tabellen, auf die ich in meiner Antwort verweise, nicht über Spannung gesprochen wird (außer in Tabelle 4.8, und dass die Spannung nicht wirklich vom Durchmesser / Strom abhängt).
Ich kann also erwarten, dass dieses dünne Kabel im Vergleich zu einem nicht isolierten dickeren Kabel die gleiche Leistung überträgt, wenn es ordnungsgemäß isoliert ist. Es wird genauso funktionieren? Vielen Dank.
Deshalb wird Hochspannung verwendet, um elektrische Energie über große Entfernungen zu transportieren: Sie können dünnere Kabel verwenden, da der Strom bei 400 kV 1000-mal niedriger ist als bei 400 V.
Szymon Bęczkowski
2012-07-11 12:50:02 UTC
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Wenn Sie Strom mit hoher Frequenz führen müssen (wie dies normalerweise bei Schaltnetzteiltransformatoren der Fall ist), fließt der Strom tendenziell durch den äußersten Teil des Kabels. Dies wird durch Hauteffekte verursacht. Die Mitte des Drahtes leitet keinen Strom und verschwendet nur Kupfer (teuer und schwer). Um diesen Effekt zu vermeiden, werden Sie normalerweise viele Drähte parallel schalten oder einen Litzendraht verwenden. Das Erhöhen des Radius des Drahtes über die Hauttiefe führt weder zu erhöhten Verlusten noch zu einer Verringerung der Verluste.

ist es möglich, den Verlust aufgrund dieses Hauteffekts zu quantifizieren? Ich denke, viele Energieversorger haben dieses Problem, denn jedes Mal, wenn Sie sich in der Nähe eines Kraftwerks befinden, können Sie ein "elektrisches Geräusch" vom Implantat und insbesondere von den Kabeln hören. Manchmal geschieht dies auch bei Spannungen im Inland wie 100/200 Volt.
@user827992 Wenn ein Strom fließt, wird ein Magnetfeld erzeugt, das eine physikalische Kraft auf Materialien ausübt, die nicht magnetisch sind.Das ist das Prinzip, das in gewöhnlichen Lautsprechern verwendet wird.Kabel mit Wechselstrom können auf diese Weise Geräusche erzeugen, ebenso wie Metallteile in ihrer Nähe.
0x6d64
2012-07-11 12:27:05 UTC
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Nach meinem Verständnis kann ein Kabel mit einem zu großen Durchmesser zu einer Verlustleistung führen ...

Ich kenne keine physikalischen Effekte, die dies verursachen würden. Apropos DC: Größer ist immer besser, wenn Sie die zusätzlichen Kosten und das Gewicht nicht beachten. Der Auswahlparameter für ein Gleichstromkabel ist der Strom (die Spannung spielt für die Isolation eine Rolle, nicht jedoch für den Durchmesser). Sie stellen sich eine Kabellänge wie einen einfachen Widerstand vor: Sie hat einen Widerstand (pro Meter) und die Fähigkeit, Wärme (pro Meter) abzuleiten. Der fließende Strom erzeugt eine bestimmte Wärmemenge: $$ P = \ frac {I ^ {2}} {R} $$ Diese Wärmemenge (P) muss abgeführt werden, leider hat das Kabel einen Wärmewiderstand und dies führt zu einem Anstieg über die Umgebungstemperatur (mehr zu diesem Thema können Sie lesen, wenn Sie ein grundlegendes Tutorial über Kühlkörperberechnungen googeln, diese sind dieselben).

In Wirklichkeit werden diese Berechnungen nicht benötigt, aber Sie können sie verwenden Tabellen für diesen Zweck, diese Tabellen geben Ihnen einen maximalen Strom für einen bestimmten Durchmesser eines Kupferkabels. Ich kann Sie nicht auf eine verweisen, da die Hardware, mit der ich mich befasse, normalerweise keinen signifikanten Strom verarbeitet. Daher ist der minimale Kabeldurchmesser ausreichend, der erforderlich ist, um den üblichen mechanischen Kräften standzuhalten.

AC on Die andere Seite ist ganz anders: Ich denke, man kann mit Sicherheit sagen, dass sich alles unter 1 kHz ähnlich wie Gleichstrom verhält. Höhere Frequenzen zeigen Dinge wie den Hauteffekt (nicht so viel Durchmesser, wie Sie vorgeschlagen haben).

größer = mehr Impedanz, stimmt das nicht? Jedenfalls interessiere ich mich sowohl für AC als auch für DC.
Wenn Sie darüber nachdenken, wie Elektrizität geleitet wird, werden Sie sehen, wie ein größerer Durchmesser den Elektronenfluss unterstützt. Die kräftigen Kabel, die die Batterie Ihres Autos verbinden, sind aufgrund mechanischer Kräfte nicht so stark, sondern weil sie eine große Menge (Gleichstrom) verarbeiten müssen. Ein größerer Durchmesser in einem Kabel schadet niemals einer höheren Impedanz, solange Sie keine Drähte unterschiedlicher Form vergleichen (z. B. gerader Draht gegen Spule, wodurch sich die Induktivität des Drahtes und damit die Gesamtimpedanz ändert). .
danke, wo kann ich etwas über formvariationen lesen?
"größer = mehr Impedanz": Falsch. Ein größerer Kabeldurchmesser ergibt eine niedrigere Impedanz. Wie andere bereits betont haben, sind mehrere kleine Drähte für Wechselstrom über einer bestimmten Frequenz besser als ein großer Draht.
John khamis hesar
2018-06-05 22:17:44 UTC
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Um die richtige Drahtstärke zu bestimmen, muss mindestens einer der folgenden Werte als Hauptmaßberechnung verwendet werden.
1-Spannung
2-Stromstärke (Strom)
3-Widerstand
4 Watt (Ausgangs- oder Eingangsleistung)
Die Formel lautet V = I.R _____ Spannung = Amp X Widerstand
Die Formel lautet W = I.V ______ Watt = Amp x Spannung
Dann gibt es eine Tabelle für die Drahtstärke, aus der hervorgeht, dass für jede Messnummer pro Fuß oder pro 1000 Fuß Ampere und Widerstand erforderlich sind.
Unabhängig von der Länge, die Sie benötigen, können Sie berechnen, welches Messgerät die Spannung und den Verstärker führt, die Sie benötigen.

OldBlueBear
2017-10-10 19:12:49 UTC
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Normalerweise basiert die Kabelgröße auf der Strombelastbarkeit. Eine alte, aber immer noch gültige Faustregel lautet 1000 Ampere / Quadratzoll (die Änderung der Metrik hat die Grundphysik nicht ungültig gemacht). Die Überlastfähigkeit vor dem Durchbrennen der Sicherung oder dem Auslösen des Leistungsschalters (normalerweise 1,25 des Nenn- oder Etikettenwerts) ist hier eher der Wert als die Arbeitslast.

Bei Gleichstrom oder Netzstrom können Sie den "Hauteffekt" für alle praktischen Zwecke vergessen. Ein Spannungsabfall kann jedoch bei Gleichstrom ein Problem sein, während er bei Wechselstrom mit hoher Last und langen Laufzeiten der Faktor sein kann, der die Kabelgröße und den Kabeltyp bestimmt.

Bei KHz- oder MHz-Frequenzen beim Einspeisen von Sendeantennen von Sendern mittlerer oder hoher Leistung; Hohlkupferrohre mit kleiner Bohrung werden üblicherweise für die Zuleitung verwendet, unabhängig davon, ob der Sender eine einseitige Anordnung wie in einem Schiffsfunkraum oder eine symmetrische Leitung aufweist, die zur Versorgung einer großen Antenne wie einer Rhombic- oder Curtain-Array-Antenne vorgesehen ist, wie sie bei landgestützten Kurzwellensendungen zu finden ist und andere Stationen.

Schaltnetzteiltransformatoren und Ansteuerschaltungen sowie deren Aufbau; So funktioniert es auch an den Grenzen der Versorgungsspannung und -temperatur und erfüllt gleichzeitig alle gesetzlichen Anforderungen, einschließlich einer EMV, die besser als die Mindest-EMV ist. Die EMV-Beruhigung ist aufgrund der Anzahl der interagierenden Variablen eher eine Kunst, die auf Erfahrung basiert als jede andere Theorie. Modellierung hilft bis zu einem gewissen Punkt, aber Bauchgefühl und Intuition sind ebenso wichtig, wenn Ihr Produkt die für die Massenproduktion erforderlichen Typgenehmigungen (CE-Kennzeichnung usw.) erfüllt. OldBlueBear



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