Hur varm blir tråden?

[Zigge]

Går det att räkna ut hur varm en kanthaltråd blir?

Om en tråd med en viss längd har resistansen 1 ohm, hur varm blir den i grader Celsius om det går 25 ampere genom tråden?

[jeja2000]

Det bör väl gå!

Vad är spänningen? Strömmen som går igenom är väl beroende av resistansen?

T.ex om du har 12v spänning och en  resistans på 1ohm, då går enligt ohms lag I=U/R
Då bör strömmen bli 12/1=12 A

Enligt Watts Lag P=U*I
Har du alltså 12v*12A= 144W

Vad är värmekoefficienten för tråden? Den behövs ju för att räkna ut hur mycket effekt som krävs för att värma en specifik vikt av tråden en grad...

Någon mer erfaren kan ju säkert hjälpa bättre!

Mvh Jesper Johansson

[Edgar]

Hej!

Jag håller med jeja2000.  Men, som juryn säger i Let´s dance,

a) resistansen brukar vara temperaturberoende
b) mycket värme strålar eller leds bort av omgivningen, och ett jämviktsläge inställer sig vid någon temperatur.

Detta kan jag inte reda ut.

Edgar,
som i min ungdom räknade på hur varmt helvetet är om värmekällan var svavelförbränning, men det föll på att helvetets massa var okänd. Man kanhända får reda på det i sinom tid.

[eka]

Här kommer man mer in på hur mycket tråden kyls. Lindar man den i en spole kommer inte värmen därifrån. Då smälter isoleringen ner och allt blir en enda kortslutning.

Det man måste veta är vilken avkylningseffekt som finns. Man mäter den i termisk resistans. Det anger hur mycket värme den kan leda ifrån sig till luften.

Tekniken används när man skall beräkna hur stor kylfläns en viss komponent behöver för att överleva. Att få reda på denna är nog ganska svårt.

[Zigge]

Ok! Jag tänkte göra ett värmeelement och Kanthal D som man brukar använda till sånt tål visst uppemot 1400°, men så varmt kommer det kanske inte att bli. En fläkt kan ju vara bra att sätta på elementet så sprider man värmen bättre samtidigt som den ger kylning.

Ohms lag kan jag, så det övriga kan jag själv räkna på.  

[Tompaiuppsala]

En äldre "tråd" men aktuell för mig. Mitt vindkraftverk ger ca 12 Volt vid 300 rpm och drygt 20 Volt vid 600 rpm. Strömmen till batteriet vid 600 rpm är ca 3 Amp. När blir tråden i spolarna varm och hur mycket?

Koppartrådens lackisoleringen tål närmare 100 grader enligt säljare.


Behöver man oroa sig något vid dessa relativt låga strömstyrkor?

[Zigge]

Nej, det tror jag inte du behöver göra. Om jag förstått det hela rätt så blir värmeförlusterna bara runt 25 watt och det räcker knappast ens för att värma händerna på generatorn.
Nu när jag börjat med den här elektronikgrejen har jag förstått att jag inget har förstått, så jag kan mycket väl ha fel.  

[109tum]

eka har rätt!  Sambandet mellan tillförd effekt och temperatur beror på en rad faktorer och det är inte alltid lätt att räkna på. Det är svårt att finna alla faktorer i tabellverk så man tvingas ofta att göra experiment för att få en uppfattning av värdet på alla faktorer.

Man måste veta hur mycket effekt som försvinner från tråden. Temperaturen kommer att stiga tills effekten som tråden avger i form av värme är lika med tillförd el-effekt.

Några exempel som belyser problemet.
-Min lödkolv är på 20W och det räcker för att smälte lödtenn på ett kretskort.
-Samma lödkolv på en 3 mm tjock kopparplåt med måtten 2x2 dm duger inte ens för att smälta smör på.
-Glödtråden i en ficklampa är c:a 1500 grader med en tillförd effekt på 2W.
-Mina element avger en effekt på 400W då vatten temperaturen är 40 grader.

[Zigge]

Ja! Det beror naturligtvis på om något kyler tråden.
Om man exempelvis lindar kanthaltråd runt en plåt bör tråden tåla högre ström innan den brinner av eftersom plåten kyler den. Hos plåten blir värmen fördelad över en större yta, men den totala effekten bör ändå bli densamma eftersom energi inte kan förbrukas. Så blir det väl?

I Tompas fall är den totala effekten ganska låg och även om allt gick förlorat i värmeförluster tror jag inte att generatorn blir speciellt varm.

[109tum]

Jodå, effekten blir densamma även om man kyler tråden. Det är just detta som gör det svårt att räkna.
Kolla in http://sirius.mt.luth.se/~lassew/kurs/MTM431/Varmetransportlab.pdf så ser du hur komplicerat det är.

Jag skulle prova istället för att räkna.

Du vill köra 25 A i tråden. Det blir 625 W. För att leda bort 625 W måste tråden ha en viss yta.

En intelligent gissning är att en tråd på 10 cm och en diameter på 0,5 mm brinner av omgående.
Medans en tråd på 2 m och en diameter på 2 mm inte blir röd men den kommer att ge bränmärken om du tar på den.

Hur lång är din tråd och vad har den för diameter?

Har vi tur så har jag någon kantaltråd med samma dimmensioner som din och då kan jag prova om du inte själv har någon utrustning som kan ge 25 A i labbsyfte.

[109tum]

Resistansen i tråden kommer att öka när temperaturen ökar. Detta måste man också ta hänsyn till om man skall räkna.

Matematik är förvisso vackert men ibland tvingas man ta till empiriska metoder om man inte har oändligt med tid.

[Zigge]

Jag har ingen tråd än, men jag ska köpa när jag vet vad jag ska köpa.

Detta är vad jag tänkte försöka med:

0,6 meter kanthal D med diametern 1 mm (resistivitet 1,3 Ω mm²/m).
Om jag räknat rätt bör ca: 14 ampere gå genom tråden vid en spänning runt 14 volt, vilket gör en effekt på ca: 200 watt.
Elementet delar jag upp i tre delar om vardera 200 watt, så totalt blir det 600 watt och 1,8 meter kanthaltråd.

Att jag räknar med batterispänning på 14 volt gör jag för att elementet kommer att kopplas till en shuntregulator som slår igång elementet vid en spänning strax över 14 volt och kopplar ur det vid kanske 13,5 volt.

[Zigge]

Glömde säga att jag lämnat tanken på att köra 25 ampere genom en enda tråd.
2000 watt vid 230 volt är ganska vanligt i varmvattenberedare och det ger en ström på 8,6 ampere. En hårfön brukar ha en liknande effekt (1400-2000 watt). 8,6 ampere kanske är en indikation på vad tråden tål utan direkt kylning? I hårfönen är tråden löst lindad runt en annan tråd som håller den borta från höljet.

[Tompaiuppsala]

Den där jämförelsen med glödtråd i en lampa var bra. Min ficklampa med en 3 W lampa glöder ju! Således måste ju värmebildningen styras av hur mycket värme som kan transporteras bort.

Jag kör så länge grejorna, tråden, håller!  

[109tum]

Nu hade vi både tur och otur. Jag har en tråd med diametern 1 mm men den har bara 0,3 ohm på en längd av 0,6 m.

Otur att resistansen var olika men tur att diametern var lika.
Det är ju diametern som bestämmer hur stor den kylande ytan blir. De övriga parametrarna så som emissionsfaktor, specifik värmekapacitivitet osv borde inte skilja nämnvärt.

Imorgon kör jag ett test. Jag matar tråden med 26 A vilket ger 200 W så får vi se vad som händer.

Lite kuriosa utanför tråden:
SI enheten för resistivitet är ohm*m. I ELFA står det ohm*mm2/m men en yta dividerat med en sträcka blir en sträcka.

Samma resonemang kan användas för bränsleförbrukning. Vi säger normalt liter/mil men liter är en volym och en volym dividerat med en sträcka blir en yta. Detta innebär att bränsleförbrukningen är en yta. Min Land Rover drar 0,13 mm2.

Ursäkta att jag blandar in lite enhetsanalys i din tråd. Om det är någon som vill disskutera enheter så   starta gärna ett nytt ämne så vi inte förstör Zigges tråd.

[109tum]

Till Tompa, Om jag har förstått det rätt så är dina trådar ingjutna i epoxy. Jag vet inte om epoxy är gynnsamt eller ogynnsamt vad beträffar värmeledning men jag tror att du kommer att känna lukten av bränd epoxy innan isoleringen på trådarna tar skada.

[Zigge]

Det ska bli intressant att höra hur testet går!

Jag har sett att Elfa uttrycker det hela annorlunda och för mig som inte vet något blir det lite rörigt.

Tråden blir inte förstörd av att du lär ut lite grejer.  Jag snappar tacksamt upp allt.

[109tum]

Här kommer svaret!

[Zigge]

Intressant, men vilken spänning använde du?

[109tum]

Trådens temperatur är inte beroende av spänningen utan av effekten som utvecklas i tråden. Min tråd har en resistans som bara är 1/4 av din men den har samma dimmensioner och jag har utsatt den för den effekt som du hade tänkt dig att använda.

När du utsätter din tråd för samma effekter som jag gjorde kommer den att bli lika varm under samma förutsättningar.
För ordningens skull finner du hela mätserien nedan. Hoppas att detta är till någon hjälp för dig.