銅を使用して簡単に説明される熱制限電流密度

銅のさまざまな特性

• たとえば、ケーブルを銅製にするかアルミニウム製にするかについては、物質のさまざまな特性を比較します。
• アルミニウムは銅よりも軽いので、重量が気になる場合はアルミニウムでパイプを作るのが理にかなっています。
• ただし、アルミニウムは抵抗が高いため、より大きな断面を選択する必要があります。これにより、重量の利点が相殺される可能性があります。
• 加熱すると、アルミニウムはさらに膨張します。これは、決定を行う際にも考慮に入れる必要があります。
• 銅の熱制限電流密度は154A / mmです。²、アルミニウムのそれは102 A / mm² に相当します。


銅線の抵抗-その比抵抗について知っておくべきこと

電気は人類に知られているので、私たちは特別なことを知っています...

特に後者の値は、必要なケーブル断面積を計算する際に非常に重要です。

熱制限電流密度の重要性

• ワイヤーに電流を流すと、ワイヤーが熱くなります。 この加熱により、電流強度が高くなり、ワイヤをこの電流にさらす時間が長くなります。
• 冷却が行われない場合は、P = Iが適用されます。² RおよびQ = Pt。 したがって、Q = I² Rt。 したがって、温度は時間に直線的に依存し、電流強度の2乗に依存すると想定できます。
• ワイヤーに特定の電流を正確に1秒間流すと、ワイヤーは特定の温度まで加熱されます。 したがって、急激な温度上昇は予想されません。
• 温度の上昇とともに増加するブラウン運動のために、電子がワイヤーを通って流れることがますます困難になります。 したがって、暖かいワイヤの方が抵抗が高いため、抵抗Rは一定ではありません。
• 特定のアンペア数を超えるとすぐに、抵抗が急激に増加し、熱が増加します。 これが、電流密度を熱的に制限することの意味です。
• 定義によれば、これは、電流のケーブル断面積が1mmのときに達成されます。² 1秒間に200Kの温度上昇を引き起こします。

したがって、この温度上昇が発生せずにケーブルを介して1,000 Aを送信する場合、銅ケーブルの断面積は1000 Aを超える必要があります：154 A / mm² = 6.5 mm² 持つため。 たとえば、アルミニウムでラインを作成した場合、1000 A：102 A / mmである必要があります。² = 9.8 mm² 持つため。