Thermische beperkende stroomdichtheid eenvoudig uitgelegd met koper

Verschillende eigenschappen van koper

• Als het bijvoorbeeld gaat om de vraag of een kabel van koper of aluminium moet zijn, worden verschillende eigenschappen van de stoffen met elkaar vergeleken.
• Aluminium is lichter dan koper, dus het kan zinvol zijn om een ​​draad van aluminium te maken als gewicht een probleem is.
• Maar aluminium heeft een hogere weerstand, daarom moet een grotere doorsnede worden gekozen, wat het gewichtsvoordeel teniet kan doen.
• Bij verhitting zet aluminium meer uit, waarmee ook rekening moet worden gehouden bij het nemen van een beslissing.
• De thermische beperkende stroomdichtheid van koper is 154 A/mm², terwijl die van aluminium 102 A/mm² bedraagt.


Weerstand van koperdraad - wat u moet weten over de specifieke weerstand?

Sinds elektriciteit bekend is bij de mensheid, kennen we de speciale ...

Vooral deze laatste waarde is van groot belang bij het berekenen van de benodigde kabeldoorsnede.

Belang van de thermische beperkende stroomdichtheid

• Als je stroom door een draad laat lopen, wordt de draad warm. Deze verwarming neemt toe naarmate de stroomsterkte hoger is en hoe langer je de draad aan deze stroom blootstelt.
• Als er geen koeling plaatsvindt, geldt dat P = I² R en Q = Pt. Dus Q = I² Rt. Je kunt er dus vanuit gaan dat de temperatuur lineair afhangt van de tijd en in het kwadraat van de stroomsterkte.
• Als je precies één seconde een bepaalde stroom door de draad laat lopen, zal de draad opwarmen tot een bepaalde temperatuur. Een plotselinge temperatuurstijging is daarom niet te verwachten.
• Door de Brownse moleculaire beweging, die toeneemt met toenemende temperatuur, wordt het voor de elektronen steeds moeilijker om door de draad te stromen. De weerstand R is dus niet constant omdat een warme draad een hogere weerstand heeft.
• Zodra je een bepaalde stroomsterkte hebt overschreden, ontstaat er een plotselinge toename van de weerstand en dus van de warmte. Dat is wat wordt bedoeld met thermische beperkende stroomdichtheid.
• Volgens de definitie wordt dit bereikt wanneer de stroom een ​​kabeldoorsnede heeft van 1 mm² veroorzaakt een temperatuurstijging van 200 K in één seconde.

Wil je dus 1.000 A door een kabel sturen zonder dat deze temperatuurstijging optreedt, dan moet de koperen kabel een doorsnede hebben van meer dan 1000 A: 154 A/mm² = 6,5 mm² hebben. Als u bijvoorbeeld de lijn uit aluminium zou maken, zou deze 1000 A moeten zijn: 102 A / mm² = 9,8 mm² hebben.