Springen naar inhoud

Maximale stroom geleider


  • Log in om te kunnen reageren

#1

Roisindub

    Roisindub


  • >25 berichten
  • 76 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 april 2013 - 17:24

Hallo allemaal, ik zit met een vraag:

Geleiders kunnen een maximum aan stroom geleiden; komt de waarde vd stroom daarboven, dan verbrandt (?) de geleider of gaat hij kapot.

1. Van welke parameters hangt dit af?
2. Kan de maximale stroom berekend worden?

Met een beetje redeneren kom ik op de volgende punten:

- W = Σ i(t) u(t) dt = i² R t

- een vermogensweerstand R kan meer warmte afvoeren dan dezelfde reguliere
weerstand R, dus de maximale stroom (of maximale energie) hangt niet af van R.

- voor een capaciteit geldt : W = Q² C


Dus ik zou stellen : hoe groter de stroom I (=dq/dt), hoe meer lading per tijdseenheid die door de geleider moet, dus hoe meer lading op een zeker tijdstip de geleider moet opslaan in de vrije positie's in de valentie-banen van de atomen. Hier zit een maximum aan.

Zit ik met deze redenering op het goed spoor?

Dit forum kan gratis blijven vanwege banners als deze. Door te registeren zal de onderstaande banner overigens verdwijnen.

#2

LVI

    LVI


  • >25 berichten
  • 76 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 april 2013 - 18:44

Ik denk dat je het antwoord zelf formuleert. Kijk even naar je eerste formule , de wet van Pouillet.

Dit is letterlijk de warmte-ontwikkeling in een geleider in formulevorm. Daarin zie je heel duidelijk dat W ~ I² dus als meer stroom vloeit neemt de warmte-ontwikkeling kwadratisch toe met deze stroom.

De andere parameters zijn R en t. De tijd, t, is een heel logische parameter, hoe langer deze stroom vloeit, hoe meer warmte er ontwikkeld wordt.

De weerstand R van de geleider kan beschreven worden door de wet van Pouillet:

Geplaatste afbeelding
waarbij:
  • R de weerstand van de draad in ohm;
  • ρ de soortelijke weerstand of resistiviteit van het materiaal in ohm·meter;
  • l de lengte van de geleider in meter;
  • A de oppervlakte van de dwarsdoorsnede van de geleider in vierkante meter.

    ( bron wikipedia )

    Als teveel warmte ontwikkeld wordt is de temperatuur van de geleider zo hoog dat het omhullende isolatiemateriaal ontbrandt of de geleider zelf smelt. Volgens mij is het zo eenvoudig hoor ;)

#3

Roisindub

    Roisindub


  • >25 berichten
  • 76 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 april 2013 - 19:03

Dank je, ik heb nog steeds vragen:

1. Een vermogensweerstand heeft dezelfde waarde R als een reguliere, en ontwikkeld meer vermogen/warmte. Dus de maximaal toegestane energie hangt niet af van R?
2. Bij welke waarde van I geldt dat de warmte-ontwikkeling te groot wordt?

Veranderd door Roisindub, 08 april 2013 - 19:03


#4

LVI

    LVI


  • >25 berichten
  • 76 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 april 2013 - 19:44

vraag 1 : Geplaatste afbeelding

het is niet omdat de waarde van R bij 2 weerstanden gelijk is dat het verbruikte vermogen ( dat volledige in warmte omgezet wordt ). Een vermogen weerstand is ontwikkelend net om grotere vermogens te kunnen 'slikken'. Je ziet wederom de I² verschijnen in deze formule.

In dat geval ( wat jij vooropstelt ) is inderdaad de R gelijk, maar een vermogenweerstand zal een veel groter vermogen ontwikkelen doordat hij meer stroom trekt.

Om je vraag te beantwoorden : Jawel, maar ook van I². Het is niet omdat in een bepaald geval de weerstanden gelijk is en het vermogen niet, dat je zo een conclusie kan trekken. In jouw voorbeeld zal de I variëren en niet R.

Vraag 2 : Dat is afhankelijk van het gebruikte materiaal ( soortelijke weerstand ), de lengte en de doorsnede van de geleider. Meestal wordt de vraag omgekeerd gesteld: hoe breed/ welk materiaal/hoe lang moet mijn geleider zijn om deze stroom aan te kunnen. In de praktijk zal dit meestal resulteren in een variatie in de breedtes van de geleiders.

#5

Roisindub

    Roisindub


  • >25 berichten
  • 76 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 april 2013 - 20:47

Ik denk dat ik het begrijp. Maar de grenswaarde van (I² R t) is niet te bepalen via een formule of door logisch te redeneren?

#6

klazon

    klazon


  • >5k berichten
  • 6613 berichten
  • Pluimdrager

Geplaatst op 08 april 2013 - 21:14

Er spelen drie zaken mee:
Om te beginnen het elektrisch vermogen dat in de weersnddn of de draad wordt ontwikkeld
Dan de warmteafstraling naar de omgeving, die wordt groter naarmate het temperatuurverschil tussen weerstand en omgeving toeneemt.
Tenslotte, de maximale temperatuur die de weerstand kan verdragen. En dan gaat het niet alleen om het weerstandsmateriaal, maar ook om de isolatie en de drager waar het weerstandsmateriaal op is bevestigd.

Ergens ontstaat een temperatuurevenwicht, als de afgestraalde warmte gelijk wordt aan de ontwikkelde warmte.
Die evenwichtstemperatuur mag niet hoger zijn dan wat de weerstand kan verdragen.

Vermogensweerstanden zijn om te beginnen groter dan gewone weerstanden, waardoor ze een beter warmteafstraling hebben, en ze zijn vaak gemaakt van materialen die een hogere temperatuur kunnen verdragen.

#7

Roisindub

    Roisindub


  • >25 berichten
  • 76 berichten
  • Ervaren gebruiker

Geplaatst op 08 april 2013 - 22:20

ah OK. dank je :-D

Veranderd door Roisindub, 08 april 2013 - 22:22


#8

Benm

    Benm


  • >5k berichten
  • 8809 berichten
  • VIP

Geplaatst op 09 april 2013 - 10:48

Het komt er inderdaad op neer dat een weerstand (of draad etc) de warmte die erin opgewekt wordt kwijt kan aan de omgeving zonder een maximaal acceptabele temperatuur te bereiken.

Dit hangt dus feitelijk af van hoe goed de koeling van de weerstand/draad is. Dat kan zijn door afstraling, maar ook door convectie en evt conductie (het laatste als je bijvoorbeeld een weerstand op een koelblok monteert). Het maakt nogal verschil of een draad vrij in de open lucht hangt, of ergens in een buis is weggemoffeld waar er geen luchtstroming is.

En wat die factor tijd betreft: Bij heel kortstondig gebruik vangt de warmtecapaciteit van de draad best wat op, denk bijvoorbeeld aan startkabels die kortstondig enorme stromen kunnen leveren, maar bij continu belasting zouden smelten.

Victory through technology





0 gebruiker(s) lezen dit onderwerp

0 leden, 0 bezoekers, 0 anonieme gebruikers

Ook adverteren op onze website? Lees hier meer!

Gesponsorde vacatures

Vacatures