Как рассчитать допустимую плотность тока для медных проводов. Какие факторы влияют на допустимый ток. Рекомендации по выбору сечения проводов. Формулы и примеры расчетов.
Что такое допустимая плотность тока
Допустимая плотность тока — это максимальный ток, который может длительно протекать через проводник определенного сечения без его чрезмерного нагрева. Она измеряется в А/мм2 и зависит от материала проводника, условий его охлаждения и допустимой температуры нагрева.
Для медных проводов рекомендуемая допустимая плотность тока составляет:
- 6-10 А/мм2 — для проводов без изоляции на открытом воздухе
- 4-6 А/мм2 — для изолированных проводов
- 1,5-2 А/мм2 — для проводов в многожильных кабелях
Чем меньше сечение провода, тем меньше допустимая плотность тока из-за худших условий охлаждения.
Факторы, влияющие на допустимый ток
На величину допустимого тока для медных проводов влияют следующие основные факторы:
- Сечение провода — чем больше сечение, тем больший ток допустим
- Материал и толщина изоляции — влияет на теплоотвод
- Способ прокладки — открытый, в трубе, в земле и т.д.
- Температура окружающей среды
- Количество рядом расположенных проводов
- Длительность протекания тока
Все эти факторы необходимо учитывать при расчете допустимого тока для конкретных условий применения проводов.
Формула для расчета допустимого тока
Для ориентировочного расчета допустимого длительного тока I (А) для медного провода можно использовать формулу:
I = J * S
где:
- J — допустимая плотность тока, А/мм2
- S — площадь поперечного сечения провода, мм2
Например, для медного провода сечением 2,5 мм2 при плотности тока 6 А/мм2:
I = 6 * 2,5 = 15 А
Однако это приближенный расчет. Для более точного определения допустимого тока необходимо учитывать все влияющие факторы и пользоваться специальными таблицами.
Таблицы допустимых токов для медных проводов
Наиболее точно определить допустимый ток для медных проводов можно по специальным таблицам, учитывающим различные условия прокладки. Вот пример такой таблицы для изолированных медных проводов при температуре окружающей среды 25°C:
| Сечение провода, мм2 | Допустимый ток, А |
|---|---|
| 0,5 | 11 |
| 0,75 | 15 |
| 1,0 | 17 |
| 1,5 | 23 |
| 2,5 | 30 |
| 4 | 41 |
| 6 | 50 |
| 10 | 80 |
При других условиях прокладки и температуре окружающей среды применяются поправочные коэффициенты.
Расчет сечения провода по току нагрузки
Часто требуется решить обратную задачу — определить необходимое сечение провода по заданному току нагрузки. Для этого можно использовать следующий алгоритм:
- Определить расчетный ток нагрузки с учетом коэффициента запаса
- Выбрать способ прокладки и изоляцию провода
- По таблицам допустимых токов выбрать ближайшее большее стандартное сечение
- Проверить выбранное сечение по допустимой потере напряжения
Например, для тока нагрузки 20 А при открытой прокладке изолированного провода выбираем по таблице сечение 2,5 мм2 с допустимым током 30 А.
Особенности выбора сечения для разных типов электропроводки
При выборе сечения медных проводов для разных типов электропроводки следует учитывать некоторые особенности:
Для осветительных цепей:
- Минимальное сечение 1-1,5 мм2
- Учитывать пусковые токи ламп
Для розеточных групп:
- Минимальное сечение 2,5 мм2
- Учитывать возможность одновременного включения нескольких мощных приборов
Для силовых линий:
- Выбирать с запасом по току
- Проверять на потерю напряжения
Для наружной проводки:
- Минимальное сечение 4 мм2 для обеспечения механической прочности
- Учитывать нагрев от солнечных лучей
Правильный выбор сечения проводов обеспечивает безопасность и надежность электропроводки.
Влияние температуры на допустимый ток
Температура окружающей среды существенно влияет на допустимый ток в медных проводах. При повышении температуры допустимый ток снижается из-за ухудшения условий охлаждения.
Для учета влияния температуры используются температурные коэффициенты. Например, при повышении температуры с 25°C до 40°C допустимый ток снижается на 15%.
Зависимость допустимого тока от температуры для медного провода сечением 4 мм2:
| Температура, °C | Допустимый ток, А |
|---|---|
| 20 | 45 |
| 30 | 41 |
| 40 | 38 |
| 50 | 35 |
При проектировании электропроводки необходимо учитывать максимально возможную температуру окружающей среды в месте прокладки проводов.
Расчет нагрева проводов
При протекании тока провода нагреваются за счет выделения тепла. Температура нагрева провода T (°C) может быть рассчитана по формуле:
T = T0 + (I/I0)^2 * (T1 — T0)
где:
- T0 — температура окружающей среды, °C
- I — фактический ток, А
- I0 — допустимый ток для данного сечения, А
- T1 — предельно допустимая температура провода, °C
Например, для медного провода сечением 2,5 мм2 с допустимым током 30 А при температуре окружающей среды 25°C и протекающем токе 20 А:
T = 25 + (20/30)^2 * (70 — 25) = 50,6°C
Таким образом, провод нагреется до температуры 50,6°C, что допустимо для изоляции ПВХ.
Допустимые токи для шин и токопроводов
Для медных шин и токопроводов большого сечения действуют другие нормы по допустимой плотности тока:
- До 1000 А/кв.дюйм (1,55 А/мм2) для неизолированных шин
- До 800 А/кв.дюйм (1,24 А/мм2) для изолированных шин
При этом учитывается способ монтажа, вентиляция и другие факторы. Для шин прямоугольного сечения допустимый ток I (А) можно рассчитать по формуле:
I = J * a * b
где:
- J — допустимая плотность тока, А/мм2
- a — толщина шины, мм
- b — ширина шины, мм
Например, для медной шины 100х10 мм при плотности тока 1,5 А/мм2:
I = 1,5 * 10 * 100 = 1500 А
Для точного расчета необходимо учитывать условия охлаждения и другие факторы.
Рекомендации по выбору сечения проводов
При выборе сечения медных проводов рекомендуется придерживаться следующих правил:
- Выбирать сечение с запасом по току 20-30%
- Учитывать возможность увеличения нагрузки в будущем
- Для длинных линий проверять падение напряжения
- Применять провода не менее 1,5 мм2 для освещения и 2,5 мм2 для розеток
- Для мощных электроприборов использовать отдельные линии
- Учитывать способ прокладки и условия эксплуатации
- При сомнениях выбирать провод большего сечения
Правильный выбор сечения обеспечит надежную и безопасную работу электропроводки в течение длительного времени.
Проверка соответствия сечения проводов токовой нагрузке
После монтажа электропроводки рекомендуется выполнить проверку соответствия сечения проводов фактической токовой нагрузке. Для этого можно использовать следующие методы:
- Измерение тока нагрузки токоизмерительными клещами
- Тепловизионный контроль нагрева проводов
- Измерение падения напряжения на участках цепи
Если измеренные значения превышают допустимые, необходимо увеличить сечение проводов или уменьшить нагрузку.
Заключение
Правильный выбор сечения медных проводов по допустимому току крайне важен для обеспечения безопасности и надежности электропроводки. При расчетах необходимо учитывать множество факторов, влияющих на допустимую токовую нагрузку.
Основные рекомендации:
- Использовать таблицы допустимых токов с учетом условий прокладки
- Выбирать сечение с запасом по току
- Учитывать нагрев проводов и температуру окружающей среды
- Проверять выбранное сечение по допустимой потере напряжения
- При сомнениях выбирать провод большего сечения
Соблюдение этих правил позволит создать безопасную и эффективную систему электроснабжения.
Допустимый ток для медных проводов
В современной электротехнике используется большое количество кабельно-проводниковой продукции. Преимущественно используются изделия с медными жилами, поэтому, чтобы правильно выбрать сечение, нужно обязательно учитывать допустимый ток для медных проводов. Определить это значение можно с помощью формулы, в которой учитывается паспортная мощность всех потребителей и напряжение данной электрической цепи.
Содержание
Допустимая плотность тока для медного провода
Формула для расчета допустимого тока выглядит следующим образом: I = P/V, в которой I является силой тока (А), P – суммарная мощность потребителей (Вт), V – напряжение электрической цепи. Зная величину общего тока всех имеющихся потребителей, а также соотношение, где присутствуют допустимые токи нагрузки медных проводов, рассчитанные на определенное сечение, можно вычислить плотность тока.
Так для медных проводов она будет составлять 10А на 1 мм2.
Эта же величина для алюминиевого провода составит 8А на квадратный миллиметр. То есть плотность тока у медного провода при одинаковом сечении будет выше, чем у проводов из алюминия. С помощью такого показателя легко определяется, подходят ли имеющиеся провода для планируемой цепи или есть необходимость в выборе другого сечения.
Если планируется скрытая прокладка проводов, с использованием трубок или гофрированных рукавов, расчетные данные необходимо уменьшить путем применения понижающего коэффициента 0,8. Для устройства открытой силовой проводки используется кабель с минимальным сечением 4 мм2, обеспечивающий достаточную механическую прочность. Подобные соотношения сечения и тока являются довольно точными и часто применяются в расчетах электропроводки и при выборе средств защиты сети. Для получения более точных данных о допустимой токовой нагрузке, рекомендуется использовать специальные таблицы.
Допустимый ток и сечение проводов
Правильный выбор кабелей и проводов во время проектирования и расчетов электрических сетей, является гарантией их надежной и безопасной работы в процессе дальнейшей эксплуатации.
К приборам и оборудованию питание будет поступать в полном объеме, а изоляция проводников не будет перегреваться и разрушаться. Правильные расчеты сечения по мощности позволят избежать аварийных ситуаций и необходимости восстановления поврежденных линий. Для этого нужно знать, что представляет собой на практике суть такого понятия, как допустимая сила тока для медного провода.
В самом упрощенном варианте каждый кабель ведет себя подобно трубопроводу, по которому транспортируется вода. Точно так же и по кабельным жилам осуществляется движение электрического тока, величина которого ограничивается размерами конкретного токоведущего канала, фактически являющегося сечением данного проводника.
Неверный выбор этого параметра нередко приводит к ошибкам и негативным последствиям. При наличии слишком узкого токоведущего канала плотность тока может возрасти в несколько раз. Это приводит к перегреву и последующему оплавлению изоляции, возникают места с регулярными токовыми утечками.
В наиболее неблагоприятной ситуации возможно возгорание.
Однако, слишком большое сечение проводов по току имеет один серьезный недостаток в виде значительного перерасхода денежных средств при устройстве электросетей. Конечно свободная транспортировка электрического тока положительно влияет на функциональность и сроки эксплуатации проводов, но оплата за потребленную электроэнергию может заметно возрасти. Таким образом, первый вариант является просто опасным, а второй нежелательно использовать из-за его высокой стоимости.
Расчет сечения кабелей и проводов
Расчеты сечения проводов начинаются с закона Ома, в котором произведение силы тока и напряжения будет равно мощности. Величина бытового напряжения сети является постоянной и составляет 220 вольт. Остальные параметры присутствуют в таблицах, предназначенных для определения сечения проводов. Расчеты выполняются только для силовых линий, которые подводятся к розеткам.
Для проводов освещения используется стандартное сечение, площадью 1,5 мм2.
Если в помещении не планируется устанавливать мощные осветительные приборы от 3,3 кВт и выше, то площадь сечения кабеля можно не увеличивать. С розетками совершенно иная ситуация, поскольку к одной линии могут подключаться электроприборы с различной мощностью. Поэтому все силовые линии, подведенные к розеткам, рекомендуется разбить на несколько групп. В тех случаях, когда такая разбивка технически невозможна, следует использовать кабель с медными жилами, сечение которого составляет от 4 до 6 мм2.
Жилы проводов обязательно должны быть из меди в соответствии с требованиями ПУЭ, поскольку допустимый ток для алюминиевых проводов не позволяет использовать их в жилых помещениях. В настоящее время алюминиевыми проводами прокладываются наружные воздушные линии, а также имеются действующие сети из алюминия в домах старой постройки.
Кроме нагрузки и силы тока, в расчетах сечения проводников учитывается значение допустимой и рабочей плотности тока. Для того чтобы правильно рассчитать эти параметры, необходимо использовать данные, полученные практическим путем.
Речь идет о силе тока в пределах от 6 до 10А, который приходится на 1 мм2 медного провода. Это означает, что через медный кабель, сечением 1 мм2 к потребителю свободно проходит ток 6-10А, не вызывая при этом перегрева и разрушения изоляции. Токовый интервал объясняется следующим образом: минимальное значение 6А представляют собой нормальную рабочую плотность тока. В этих условиях работа проводника осуществляется устойчиво и безопасно без ограничений по времени.
Сила тока в 10А может протекать по проводнику сечением 1 мм2 лишь в течение короткого времени, например, во время включения какого-либо прибора. Эта величина представляет собой максимально допустимый ток для медных проводов. То есть, сила тока в 12А при таком же сечении, приведет к существенному увеличению плотности тока, повышению температуры и разрушению изоляции. Такой же самый интервал для алюминиевых проводов составляет всего лишь 4-6А.
Ошибки при выборе и расчете сечения кабеля
Ошибки» src=»https://www.youtube.com/embed/AoQxuSGlFMQ?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»> Расчет сечения провода по току
Очень часто во время капитального ремонта квартиры своими руками присутствует необходимость в замене старой электропроводки, а возможно и проведении электричества в квартиру с нуля. Здесь и возникает множество вопросов, которые волнуют всех домашних умельцев, в частности — провод какого сечения будет самым оптимальным для проведения электричества в квартире. Для расчета сечения провода используют разные способы. В ход идут и таблицы, и формулы, и дедовские рецепты бывалых электриков. Как найти простой, быстрый но эффективный метод расчета сечения провода, который легко запомнить, всегда можно воспроизвести и смоделировать любую ситуацию? Предлагаем для расчета самый, на наш взгляд, научный метод — расчет сечения провода по току, а именно, через плотность тока.
Суть метода в том, что мы рассчитываем диаметр нашего кабеля так, чтобы электронам не было тесно в проводнике, от толкучки они не разогревали провод, так как слишком горячий он расплавит изоляцию и появится опасность возникновения пожара. Вот и будем учитывать при проектировании эту самую тесноту или по научному — плотность тока.
Как правило данные таблицы предусматривают разные условия эксплуатации. То есть разный способ прокладки проводов, скрытый или наружный, и самое главное, разные эксплуатационные токи, которые производитель принимает за норму. Например, один производитель указывает максимально допустимые токи с перегрузкой в 140-200%, а другой не более 120%. А точно величину, о которой думал производитель мы никогда и не узнаем.
Итак, в нашем методе расчета сечения провода надо знать плотность тока в проводнике. Чтобы не запутаться, мы должны запомнить только одну цифру: плотность тока в медном проводнике — 6-10 ампер на квадратный миллиметр. Специально не использую сокращения, чтобы не было языкового барьера.
Сегодня приходит эра медных проводов и поэтому запомнить нужно только информацию о медных проводниках электрического тока. Кстати сказать, для алюминия плотность тока составляет 4-6 ампер на квадратный миллиметр.
От 6 до 10 А на квадратный миллиметр. Откуда это взялось? В основном из практики. Также мы знаем из курса физики: каждый проводник имеет свои величины сопротивлений электрическому току и прочие свойства. Кроме того, существуют знаменитые правила устройства электроустановок — ПУЭ, где также используется методика расчета сечения проводов с учетом плотности тока, времени и температуры эксплуатации. ПУЭ предусматривают поправочные коэффициенты, при изменении температуры, которые как раз колеблятся до 40%. Имеющуюся «вилку» от 6 до 10А стоит понимать следующим образом. Длительная эксплуатация при токе 6А на квадратный миллиметр — это нормально и с значительным запасом, а 10А — максимально допустимый ток, или годится только для кратковременной эксплуатации.
Расчет сечения провода по току на конкретном примере
Зная заветную плотность тока мы легко сможем вычислить выдержит наш провод ту или иную нагрузку.
Провод сечением 1 кв.мм выдержит ток в 10А, значит провод толщиной в 2 мм — уже 20А. Для ориентировочного расчета можно воспользоваться всем известным законом Ома для участка электрической цепи, где мощность равна произведению тока и напряжения. Если наша сеть работает под напряжением 220 В, то ток в 20А обеспечит нормальное электроснабжение для потребителя в 4,5 кВт.
Причем при такой нагрузке провод вообще не делжен нагреваться. Это его нормальный режим с запасом безаварийной работы равной скорости старения диэлектрика, что как говорится, на наш век хватит.
В эту нехитрую математику начинает вписываться дедовский способ определения сечения проводов: использовать медный кабель сечением 1-1,5 кв. мм на освещение и 1,5-2,5 кв. мм — для разводки розеток. В комнате не бывает люстр потребляющих более 3,3 кВт, что соответствует току 15А. А основные потребители в обычной квартире не потребляют более 5,5 кВт, что также находится в разумных пределах, даже с двойным запасом на увеличение потребления в будущем.
Попробуем зайти с другой стороны: начнем плясать от печки, то есть от нагрузки. Самый среднестатистический компьютер потребляет около 600 Вт, есть тенденция к уменьшению энергопотребления, но мы рассмотрим задачу с запасом. Значит ток составит 600Вт/220В = 2,7А Получается что компьютер можно питать даже от китайского (в самом плохом смысле) удлинителя с сечением провода в треть или четверть квадратного миллиметра, что чаще всего и происходит.
Также для примера произведем расчет сечения провода по току для электрического чайника. В среднем такой прибор встречается мощностью около 2 кВт и съедает соответственно около 10А! Радует только то, что такой аппетит кратковременный, иначе можно разориться на оплате за электричество. Значит провод для чайника должен быть сечением около одного квадратного миллиметра.
Еще один подход — согласование сечения провода под розетку. Если на ней написано — 6А, значит, используя расчет сечения провода по току, провод более 1 кв.мм для нее уже роскошь.
Если гордо красуется надпись 16А, то извольте позаботиться о медном кабеле, сечением минимум в 1,5 кв. мм. Не забудьте также и о том какие вилки и с какими нагрузками совать в такие розетки.
Метод расчета сечения провода по плотности тока дает осечку только в том случае, если материал, из которого изготовлен провод, как бы по мягче сказать,.. не совсем медный. Но тут напрашивается только один выход — покупать провод только там, где есть хоть какие-то атрибуты приличного торгового заведения. В нашей стране, как ни странно, с подделками кабельной продукции практически не зафиксировано прецедентов. Хоть где-то у нас все на высшем уровне. Большинство практикующих электриков не советуют засматриваться на импортный провод, так как китайцы чаще всего подделывают именно европейские бренды. Поскольку кабельная продукция стоит далеко не дешево, то нужно держать ухо востро.
Допустимая нагрузка по току меди
Где мир собирается для
гальванопокрытия, анодирования и отделки Вопросы и ответы с 1989 г.
——
2001
В. Может ли кто-нибудь объяснить мне точную связь между площадью меди, током, который она несет, и повышением температуры.
Короче говоря, вопрос был бы таким: какова площадь поперечного сечения меди, которую я должен использовать, если бы я пропускал ток силой 1 ампер в течение x часов. Предположим, что я допускаю превышение температуры окружающей среды на 40 °C. Также предположим, что медь равна 9чистота 9%.
Харихаран Раджгопал
— Бангалор, Индия
2001
A. Ответ усложняется тем фактом, что в решении задействована некоторая термодинамика, и если вы не можете указать удельное сопротивление провода, условия окружающей среды, включая изоляцию, влажность и т. д. для потерь тепла, опытный инженер-механик не будет может выполнить работу по моделированию за вас, и у вас все еще может быть бесполезный теоретический ответ.
Поэтому я бы упростил ситуацию следующим образом:
1) В соответствии с сечением провода каждый провод/жгут рассчитан на определенное ограничение тока. Просто посмотрите на стол. Кто-то проделал эту работу за нас столетие назад. Вы можете экстраполировать необходимую вам информацию из этой таблицы.
) Для конкретных условий окружающей среды и изоляции проведите эксперимент. Получите источник питания переменного тока и пропускайте увеличивающийся ток через интересующий провод. Прикрепите термопару к проводу и измерьте температуру. Лаборатория инженерного колледжа может помочь вам, если у вас нет установки.
3) Типичный стержень из чистой меди диаметром 0,25 дюйма (6,35 мм) может выдерживать ток до 150 А, не нагреваясь при температуре окружающей среды 75 °F и без изоляции. Посмотрите, поможет ли это экстраполировать.
Mandar Sunthankar
— Форт-Коллинз, Колорадо
Размер шины выпрямителя с твердым хромированием
2004
Какой размер шин (от выпрямителя до бака)?
Конечный пользователь использует алюминиевые шины 100 x 10 x 3 на 3000 А и 16 В.
Другой выпрямитель 100 x 4 x 3. 1500 А и 10 В.
Не могли бы вы посоветовать какую-либо таблицу выбора размеров шин, а также потерь с шинами Al и Cu?
Как вы измеряете ток в этих шинах? Какой портативный измеритель будет обеспечивать достаточно точные значения?
Кумар
Кумар
Инженер-энергетик — Бангалор, Карнатака, ИНДИЯ
2004
Полное имя, пожалуйста, Кумар — это место товарищества, а не анонимности 🙂
Быстрый способ определения размера шины: (в английских единицах) 1000 А/кв. дюйм для меди и 600 А/кв. дюйм для алюминия. Размер шины не зависит от напряжения в пределах общего диапазона для покрытия.
Схемы и более подробные расчеты содержатся в главе «Анодные и катодные стержневые и шинные системы» Справочник по гальванике .
Тед Муни, ЧПСтремление жить Алоха
finish.com — Пайн-Бич, Нью-Джерси
2006
A.
Насколько я знаю, (я слышал это от человека, работающего в моей компании):
Сначала вы должны знать плотность тока проводника; возьмем, например, у меди 4,02 Ампер/кв.м. мм. как плотность тока. Итак, вы хотите пропустить ток 2 А через медный проводник, тогда вам нужен проводник площадью:
площади = ток в амперах/плотность тока. Площадь
= 2/4,02 Площадь
= 0,5 кв. мм
Эта формула используется для расчета толщины шины, которую они используют в больших электрических панелях.
Раджив [фамилия удалена редактором из соображений конфиденциальности]
— Мумбаи, Индия
1 февраля 2013 г.
А. Допустимая плотность тока меди 1,6 А/мм2
Swamulu Saluvadi
— Хайдарабад, Андхра-Прадеш, Индия
5 марта 2013 г.
A. Привет всем. Допустимая допустимая нагрузка по току фактически определяется как количество тока, которое может быть проведено без расплавления проводника или изоляции.
Если погуглить «текущая емкость медных проводников», сразу выдаст дюжину сайтов с таким же определением и такими же диаграммами.
Но во многих случаях мы не хотим пропускать такой большой ток через проводники. В гальванической промышленности мы всегда использовали допустимый ток 1000 А/кв. дюйм для оголенной шины постоянного тока, что соответствует 1,55 А/мм2 — по сути, это то же самое, что и число Свамулу. Это эмпирический подход, основанный на признании того, что мы не хотим большого падения напряжения на проводниках, потому что это будет мешать процессу нанесения покрытия и приведет к потере большого количества энергии, а горячая оголенная шина представляет реальную возможность для операторов получить сожгли или разожгли огонь.
Я думаю, что числа Мандара и Раджива могут быть действительными для некоторых применений, но они много слишком высоки для низковольтных шин постоянного тока. См. письмо 50556, «Размеры медных шин для низковольтных шин постоянного тока с большой силой тока» для дальнейшего обсуждения участков низковольтных шин.
С уважением,
Тед Муни, ЧП
Стремление жить Алоха
finish.com — Пайн-Бич, Нью-Джерси
Чтобы свести к минимуму поиск и перебор, несколько потоков были объединены; прошу простить за повторение, ошибки в хронологии или неуважение к другим ответам (вероятно, их там не было) 🙂
Расчет потерь мощности на шине
30 июня 2008 г.
Мой интерес к этому вопросу заключается в том, чтобы выяснить, какие фактические потери происходят в алюминиевых шинах. У меня есть 13 печных трансформаторов мощностью 500 кВА. его номинальное напряжение I/P составляет 6600/60-160 вольт, 57,57/3600 ампер. Вторичная обмотка трансформатора соединена с верхним и нижним электродами через алюминиевые шины. Технические характеристики шинопровода: толщина 10 мм, ширина 100 мм, длина 6000 мм. для этой длины шинопровода я хочу рассчитать фактическую потерю мощности, которая может произойти на такой большой площади.
Непрерывный ток, протекающий через сборную шину, составляет 2500 ампер. Таким образом, используя эту информацию, кто-нибудь может помочь мне узнать фактические потери алюминиевой шины. 92R, а R представляет собой просто rL/A. Сначала вам нужно знать удельное сопротивление конкретного алюминиевого сплава, который вы используете.
С уважением,
Тед Муни, ЧП
Стремление жить Алоха
finish.com — Пайн-Бич, Нью-Джерси
23 ноября 2015 г.
В. Привет, друзья,
Я хочу знать толщину стенки, площадь поперечного сечения и диаметр. медной шины, которую мы собираемся купить. Нам требуется шина 72 м на фазу, которая состоит из 6 частей по 12 м на каждую фазу, и мы собираемся подключить 04 повышающих трансформатора 60 МВ 50 Гц 132 кВ к этой шине и мощность 250 мВт для передачи через эту шину. Помогите мне, пожалуйста. Мне также нужен максимальный номинальный ток при нормальной работе 80 °C?
Большое спасибо.
muet as
— lhr, Пакистан
17 мая 2019 г.
В. Я хочу спроектировать воздушный автоматический выключатель с отключающей способностью 65 кА при 415 В переменного тока с номинальным током 2500 А. Как я могу рассчитать текущий путь, чтобы temp. подъем @2500А не превышает 780С?
Mayank Vijay
— Noida, UP India
Май 2019
А. Привет Маянк. Вы можете опубликовать свой вопрос, и любой может ответить на него, но это место для отделки металла и может не привлечь инженеров-электриков, имеющих опыт в довольно специализированной области проектирования воздушных автоматических выключателей.
С уважением,
Тед Муни, ЧП RET
Стремление жить Алоха
Finishing.com — Пайн-Бич, Нью-Джерси
Finishing.com стал возможным благодаря .
..
этот текст заменяется на bannerText
Вопрос, ответ или комментарий в ЭТОЙ теме -или- Начать НОВУЮ тему
Отказ от ответственности: с помощью этих страниц невозможно полностью диагностировать проблему отделки или опасность операции. Вся представленная информация предназначена для общего ознакомления и не является профессиональным мнением или политикой работодателя автора. Интернет в значительной степени анонимен и непроверен; некоторые имена могут быть вымышленными, а некоторые рекомендации могут быть вредными.
Если вы ищете продукт или услугу, связанную с отделкой металлов, проверьте следующие каталоги:
О нас/Контакты — Политика конфиденциальности — ©1995-2022 Finishing.com, Пайн-Бич, Нью-Джерси, США Использование быстрых и грязных правил проектирования печатных плат
В моей предыдущей статье «Быстрый запуск анализатора PDN на печатной плате драйвера двигателя» MattPVD задал вопрос: «Как определить приемлемую плотность тока?» Должен признаться, я потратил много времени, пытаясь ответить именно на этот вопрос, когда впервые создавал симуляцию для платы.
Какая плотность тока допустима? У IPC есть рекомендации, спрятанные в их документах, но вы должны заплатить, чтобы получить доступ к этим документам, а это означает, что это не совет, который может использовать каждый.
На мой взгляд, плотность тока трассы в основном сводится к тепловым ограничениям. Это точно так же, как в сильноточной интегральной схеме; ограничивающим фактором чаще всего является то, насколько сильно он будет нагреваться при рассеивании тепла и приложенной к нему нагрузке. Это будет полностью зависеть от конкретной реализации платы, поэтому, к сожалению, я не думаю, что жесткое и быстрое правило или набор рекомендаций будут оптимальными для любого дизайна.
Вместо того, чтобы писать о конкретных рекомендациях и о том, как их использовать, я хочу рассказать вам, как я использую некоторые более грязные правила проектирования печатных плат, чтобы определить примерную цифру, которая должна быть приемлемой для рассматриваемого проекта. Без использования инструментов теплового моделирования, таких как Ansys IcePak, вы не будете точно знать, какой должна быть ваша максимальная плотность тока.
Я рассматриваю такие инструменты, как PDN Analyzer, как невероятно эффективное средство определения того, является ли ваш проект разумным и движется ли он в правильном направлении, прежде чем переходить к тестированию в реальных условиях и гораздо более дорогим инструментам моделирования — если ваш проект выходит за пределы допустимого.
Проще говоря, плотность тока определяет, насколько сильно нагреется медь. Меньшая площадь меди будет иметь более высокое сопротивление и, следовательно, большее падение напряжения, поскольку вы пропускаете все больший и больший ток и выделяете все больше и больше тепла.
Если дорожка слишком сильно нагревается, это может:
- Расслоение платы (вызывает выход из строя подложки)
- Отслоение от доски (освобождение)
- Вызвать тепловое отключение близлежащих частей на том же медном проводнике
- Растопить/сломать след
- Значительно сократить срок службы компонентов на плате
Ни один из этих результатов не является желательным, поэтому мы хотим убедиться, что плотность тока на наших платах будет в разумных пределах.
Вероятно, существуют лучшие способы определения плотности тока, чем этот. Однако, если вы просто проверяете правильность своего дизайна, это должно дать вам достаточно хорошее значение для работы.
Если вы знаете, какой ток вам необходимо провести через медь вашей печатной платы, какова вероятная максимальная рабочая температура окружающей среды и максимальная температура, которую может достичь ваша дорожка, вы можете использовать формулы из IPC-2221 для расчета соответствующей ширина следа. Ах, я слышу, как вы говорите: «Разве весь смысл этого не в том, что у нас нет доступа к литературе по ИПК?» Что ж, к счастью, есть много онлайн-калькуляторов ширины трассы, в которых есть эти формулы!
Я использую калькулятор на веб-сайте Advanced Circuits, и, поскольку я не нахожусь в США, Либерии или Мьянме, я буду использовать метрику для этих расчетов. Вы можете использовать любые единицы, которые делают вас счастливыми.
Для этого примера я скажу, что нам нужно запустить 30A на печатной плате, на внешнем уровне.
Это ограничение внешнего слоя важно по двум причинам:
- Многие производители печатных плат используют более тонкую медь на внутренних слоях,
- Внутренние слои изолированы печатной платой и поэтому не охлаждаются так же эффективно, как внешние слои.
Я хочу смоделировать эту плату в PDN Analyzer, но чтобы использовать проверки тока, предлагаемые программой, мне нужно сначала узнать плотность тока. Я ожидаю, что моя плата будет использоваться при максимальной рабочей температуре 45°C. Вы должны учитывать, насколько жарко будет внутри вашего корпуса, если вы его используете, а также учитывать климат различных стран, в которых может использоваться ваша доска. Я хочу, чтобы моя максимальная температура оставалась ниже 130 ° C, что является температурой стеклования (Tg) моей платы. Температура стеклования — это точка, выше которой ваша плата начинает становиться мягкой и с гораздо большей вероятностью будет расслаиваться или выходить из строя. Я также собираюсь использовать стандартную плотность меди толщиной 35 мкм, но если ваша плата требует этого, вы можете получить как более толстую/более толстую плотность меди, так и платы с более высоким Tg от большинства поставщиков в качестве стандартных опций.
Используя этот набор входных данных, я собираюсь рассчитать абсолютную минимальную ширину дорожки, которую я мог бы использовать. Использование такой ширины дорожки, скорее всего, приведет к короткому сроку службы печатной платы и приведет к интересным и творческим отказам вашего продукта в процессе эксплуатации.
Затем мы можем использовать эту минимальную ширину дорожки для расчета абсолютного верхнего предела плотности тока, который мы хотим на плате. Просто умножьте ширину дорожки на толщину доски. Поскольку эта статья посвящена быстрым и грязным правилам проектирования печатных плат, мы просто воспользуемся калькулятором Google для расчета, чтобы нам не приходилось возиться с преобразованием единиц измерения.
Google умножает и конвертирует единицы на летуПросто найдите (8,93 мм * 35 мкм) в мм2 в Google.
Теперь мы знаем, что нам нужно 0,31255 мм2 площади меди для проведения 35 А, если мы хотим нагреть плату до температуры стеклования.
Однако для PDN Analyzer нам нужна плотность тока в амперах/мм2. Поэтому мы просто делим принятый нами ток на рассчитанную нами площадь, то есть 35/0,31255, чтобы получить 111,98 А/мм2.
Это, конечно, наш абсолютный предел, и наш дизайн был бы сумасшедшим, чтобы использовать его. Если в вашем проекте есть что-то, превышающее текущий предел, который вы вычислили здесь, вероятно, он нуждается в небольшой доработке.
Если мы хотим, чтобы продукт прослужил долго, нам также нужно выяснить, какой ощутимой плотности тока мы хотим, чтобы подавляющее большинство плат соответствовало. Некоторые области, превышающие эту плотность тока, вероятно, будут в порядке, особенно если они окружены множеством областей с более низкой плотностью тока. Помните, что медь является очень хорошим проводником тепла, а также тока, поэтому небольшой участок с высокой плотностью тока может нагреться, но он также может отводить это тепло к соседним медным заливкам. Я был бы счастлив, если бы трасса, идущая в ИС, была, например, с более высокой плотностью тока, чем мы рассчитываем здесь, при условии, что остальная часть трассы разумна.
Используя тот же метод, который мы использовали ранее для расчета ширины дорожки, мы можем рассчитать желаемую плотность тока, просто изменив максимальное повышение температуры на что-то более разумное. Я постараюсь, чтобы температура всех моих дорожек не превышала 65°C, это звучит как хорошая температура, и она должна предохранять подключенные микросхемы от перегрева. При температуре окружающей среды 45°C это оставляет мне допустимое повышение температуры только на 20°C, а не на 85°C, как мы изначально рассчитали!
На этот раз мы делаем расчет с допустимым повышением температуры 20°CЭто намного больше меди! Общая площадь теперь составляет 0,7525 мм2, что дает нам гораздо более разумные 46,5 А/мм2 для использования в целях моделирования.
Эти номера будут варьироваться в зависимости от конкретных потребностей вашего проекта. Не используйте только мои цифры, так как они могут не подходить для вашего конкретного дизайна.
Большинство ваших собратьев-людей считают, что 55°C обжигает, когда они дотрагиваются до нее! Им слишком неудобно держаться за кожу.
Если вы много паяете, у вас, вероятно, будет гораздо более высокий порог для того, чтобы считать что-то слишком горячим. Это стоит упомянуть, потому что, если ваш продукт будет иметь токопроводящую область, которую вы проектируете, подверженную человеческому прикосновению, вы можете рассмотреть возможность сохранения температуры трассы ниже 55 ° C, чтобы пользователи не жаловались, что они обгорают от вашего продукта.
Если у вас есть большие участки вашей платы, едва пропускающие плотность тока, она, скорее всего, перегреется. Вам нужно принять решение о том, какой баланс горячих и холодных областей вашей доски подходит. Если вы смоделируете плату, 30% площади которой покрыто дорожкой, которая будет иметь температуру 60°C под нагрузкой при температуре окружающей среды 25°C, то ваша плата, вероятно, будет иметь общую температуру около 50°C при такой нагрузке, поэтому ваша температура окружающей среды может нуждаться в переосмыслении.
Если у вас есть электролитические конденсаторы, подключенные к медным участкам, на которых вы собираетесь иметь более высокие температуры, вы можете проверить их техническое описание на предмет максимальной рабочей температуры или снижения номинальных значений срока службы при температуре.
Дешевый алюминиевый электролитический конденсатор, который будет работать годами при температуре окружающей среды, может выдержать всего лишь 500 часов при температуре 85°C. Это меньше месяца, и ваши клиенты/пользователи, вероятно, ожидают, что их устройство прослужит дольше.
Если вам кажется, что вы действительно выходите за пределы возможного при моделировании, вам следует провести более тщательную оценку вашего проекта в Ansys IcePak или выполнить всестороннее тестирование в реальных условиях. Тепловизионная камера и баллончик с черной аэрозольной краской дешевле, чем IcePak, но при реальных испытаниях может быть сложнее смоделировать различные условия без дорогостоящих климатических камер. Металлы отражают тепловые волны, поэтому, чтобы получить точные показания, распылите на всю доску черную аэрозольную краску, прежде чем проверять ее с помощью тепловизионной камеры.
Мой способ расчета приемлемой плотности тока может подпадать под некоторые из наиболее грязных правил проектирования печатных плат, но он должен дать вам представление о том, идет ли ваш проект по правильному пути.
