Расчет диаметра провода для плавких вставок предохранителей

Автор: admin on 11 октября 2016

Плавкие предохранители широко используются в быту и промышленности для защиты электроустановок от токов короткого замыкания. Плавкие предохранители (пробки) имеет в наличии основная масса владельцев квартир и жилых домов. Малогабаритные предохранители имеются во всех типах бытовой радио-телеаппаратуры. Как бы ни было, но случаи перегорания «пробок» и других предохранителей не так уж и редки. К сожалению, в торговой сети купить вышедший из строя предохранитель на нужную силу тока не всегда возможно. Применять же «жучки» не рекомендуют ни пожарники, ни специалисты-электрики. Произвести ремонт или восстановление вышедшего из строя плавкого предохранителя можно самостоятельно, если использовать предлагаемую информацию о выборе диаметра проводов из различных металлов для замены перегоревшей плавкой вставки. Конечно, чаще всего для этих целей используют медь, но привожу данные и для таких металлов, как алюминий, никель, железо, олово, свинец.

В таблице 1 приводятся данные о диаметре проводов, соответствующие силе тока плавления.

Таблица 1: Диаметры проводов, соответствующие силе тока плавления.

Для изготовления плавких вставок можно использовать обмоточные провода с эмалевой изоляцией и одиночные жилы многопроволочных монтажных проводов. При использовании обмоточных проводов с эмалевой лакостойкой изоляцией следует учитывать, что диаметр провода с изоляцией больше, чем диаметр собственно токопроводящей жилы. Измерить диаметр можно, пользуясь микрометром. Данные о диаметрах медных обмоточных проводов приведены в таблице 2.

Таблица 2: Диаметры медных обмоточных проводов.

Диаметр плавкой вставки предохранителя выбирают в зависимости от тока плавления. Для выбора диаметра вставки необходимо величину номинального тока, потребляемого прибором, установкой, узлом или блоком (в амперах), умножить на два, и по полученной величине тока плавления выбрать диаметр провода (в таблицах 1 и 2 он приведен в миллиметрах), на заводских предохранителях обозначается номинальный ток, при котором плавкая вставка продолжительное время не разрушается (не плавится). Кратковременное увеличение тока сверх номинального значения (при переходных процессах, пусках двигателей, различных наводках и т п.) не вызывает разрушения вставки. При напаивании сгоревших предохранителей залуживать необходимо только ту часть провода, которая припаивается к металлическим колпачкам.

Другие статьи по теме:

Комментарии закрыты, но вы можете Трекбэк с вашего сайта.

Расчет плавких вставкок для предохранителей — Avislab

Плавкие вставки для предохранителей всегда перегорают в неподходящий момент. И что мы делаем? Конечно! Делаем из него «жука». Если это сделать неправильно, можно навлечь на себя беду. Для того, чтобы правильно и безопасно восстановить плавкую вставку нужно всего лишь выбрать правильный диаметр используемой проволоки. Ниже приведен расчет диаметра провода для плавких вставок предохранителей по таблице.

Ток плавле- ния, А	Диаметр, мм
	Медь	Алюминий	Никелин	Железо	Олово	Свинец
0,5	0,03	0,04	0,05	0,06	0,11	0. 13
1	0,05	0,07	0,08	0,12	0,18	0,21
2	0,09	0,1	0,13	0,19	0,29	0,33
3	0,11	0,14	0,18	0,25	0,38	0,43
4	0,14	0,17	0,22	0,3	0,46	0,52
5	0,16	0,19	0,25	0,35	0,53	0,6
6	0,18	0,22	0,28	0,4	0,6	0,68
7	0,2	0,25	0,32	0,45	0,66	0,75
8	0,22	0,27	0,34	0,48	0,73	0,82
9	0,24	0,29	0,37	0,52	0,79	0,89
10	0,25	0,31	0,39	0,55	0,85	0,95
15	0,32	0,4	0,52	0,72	1,12	1,25
20	0,39	0,48	0,62	0,87	1,35	1,52
25	0,46	0,56	0,73	1	1,56	1,75
30	0,52	0,64	0,81	1,15	1,77	1,98
35	0,58	0,7	0,91	1,26	1,95	2,2
40	0,63	0,77	0,99	1,38	2,14	2,44
45	0,68	0,83	1,08	1,5	2,3	2,65
50	0,73	0,89	1,15	1,6	2,45	2,78
60	0,82	1	1,3	1,8	2,80	3,15
70	0,91	1,1	1,43	2	3,1	3,5
80	1	1,22	1,57	2,2	3,4	3,8
90	1,08	1,32	1,69	2,38	3,64	4,1
100	1,15	1,42	1,82	2,55	3,9	4,4
120	1,31	1,6	2,05	2,85	4,45	5
140	1,45	1,78	2,28	3,18	4,92	5,5
160	1,59	1,94	2,48	3,46	5,38	6
180	1,72	2,10	2,69	3,75	5,82	6,5
200	1,84	2,25	2,89	4,05	6,2	7
225	1,99	2,45	3,15	4,4	6,75	7,6
250	2,14	2,6	3,35	4,7	7,25	8,1
275	2,2	2,8	3,55	5	7,7	8,7
300	2,4	2,95	3,78	5,3	8,2	9,2

Диаметр плавкой вставки предохранителя выбирают в зависимости от тока плавления. За ток плавления обычно принимают значение тока в два раза превышающий номинальный ток. Т.е. если Ваше устройство потребляет ток 1А, ток плавления принимаем 2А. И согласно нему выбираем диаметр проволоки. В данном случае медь 0,09мм или алюминий 0,1мм.

Плавкая вставка не перегорает мгновенно, для этого требуется некоторое время, пусть даже очень малое. Поэтому, кратковременные перегрузки (например, пусковые токи) не вызывают разрушения плавкой вставки.

Плавкая вставка, даже небольшого диаметра, толщиной всего 0,2мм, при перегорании может разлетаться на мелкие части. Часть металла испаряется, часть разбрызгивается расплавленными каплями. Разлетающиеся части плавкой вставки имеют температуру близкую к температуре плавления материала, из которого они сделаны и могут нанести вред оборудованию или находящимся рядом людям. Поэтому, плавкая вставка обязательно должна быть в корпусе, который сможет противостоять воздействиям при разрушении плавкой вставки. В зависимости от номинала плавких вставок, корпуса изготавливают из пластмассы, стекла, керамики.

Плавкие вставки можно так же рассчитать по предложенной ниже методике.

Расчёт проводников для плавких предохранителей

Ток плавления проводника для применения в плавкой вставке (предохранителе) можно рассчитать по формулам:

где: d – диаметр проводника, мм; k – коэффициент, зависящий от материала проводника согласно таблице.

где: m – коэффициент, зависящий от материала проводника согласно таблице.

Формула (1) применяется для малых токов (тонкие проводники d=(0,02 – 0,2) мм), а формула (2) для больших токов (толстые проводники). Таблица коэффициентов.

Диаметр проводника для использования в плавком предохранителе рассчитывается по формулам: Для малых токов (тонкие проводники диаметром от 0,02 до 0,2 мм):

Для больших токов (толстые проводники):

Количество теплоты выделяемое на плавкой вставке рассчитывается по формуле:

где: I – ток, текущий через проводник; R – сопротивление проводника; t – время нахождения плавкой вставки под током I.

Сопротивление плавкой вставки рассчитывается по формуле:

где: p– удельное сопротивление материала проводника; l – длина проводника; s – площадь сечения проводника.

Для упрощения расчетов сопротивление принимается постоянным. Рост сопротивления плавкой вставки вследствие повышения температуры не учитываем.

Зная количество теплоты, необходимое для расплавления плавкой вставки, можно рассчитать время расплавления по формуле:

где: W — количество теплоты, необходимое для расплавления плавкой вставки; I — ток плавления; R — сопротивление плавкой вставки.

Количество теплоты, необходимое для расплавления плавкой вставки рассчитывается по формуле:

где: лямбда 🙂 — удельная теплота плавления материала из которого сделана плавкая вставка; m — масса плавкой вставки.

Масса плавкой вставки круглого сечения рассчитывается по формуле:

где: d — диаметр плавкой вставки; l — длина плавкой вставки; p — плотность материала плавкой вставки.

Я для себя сделал небольшую html страничку — памятку с автоматизированным расчетом диаметра плавкой вставки.

Удачи.

Высоковольтные предохранители

Обозначение

В обозначении предохранителей указывают: их тип (ПК — с мелкозернистым кварцевым наполнителем), назначение (Т — для защиты силовых трансформаторов, К — конденсаторов, Д — электродвигателей, Н — трансформаторов напряжения), конструктивное исполнение (101 — для предохранителей с номинальным током до 32 А, 102 — для предохранителей напряжением 6 кВ и током от 40 до 80 А, 10 кВ и от 40 до 50 А, 103 — для предохранителей 6 кВ и от 100 до 160 А, 10 кВ и от 80 до 100 А), номинальное напряжение, кВ, номинальный ток, А (он равен току плавкой вставки), номинальный ток отключения, кА, климатическое исполнение и категорию размещения. Например, предохранитель с мелкозернистым кварцевым наполнителем, предназначенный для защиты силового трансформатора, конструктивного исполнения 102, на номинальные напряжение 10 кВ, ток 40 А и ток отключения 20 кА, для размещения в умеренном климате и внутренней установки обозначают ПКТ 102-10-40-20У3.
Для мачтовых трансформаторных подстанций применяют предохранители ПКТ соответствующего климатического исполнения (У, ХЛ, Т) и 1-й категории размещения. Их патроны выполняют водонепроницаемыми во избежание отсыревания внутренних частей.
Для защиты измерительных трансформаторов напряжения на напряжение 3 -10кВ применяют предохранители ПKH-10, не имеющие указательного устройства об их срабатывании.

В предохранителях ПК плавкую вставку изготовляют из нескольких параллельных проволок, что значительно улучшает условия теплоотдачи и уменьшает общее сечение вставки. В результате этого улучшаются условия охлаждения и гашения электрической дуги, которая возникает в нескольких параллельных каналах при плавлении и испарении проволок, что влечет к разрыву электрической цепи. Кроме того, на проволоки плавких вставок напаяны оловянные шарики 13, служащие для снижения температуры плавления проволок за счет «металлургического эффекта». Так как температура плавления олова значительно ниже температуры плавления материала вставки, оно плавится раньше и в расплавленном виде проникает в металл проволоки, снижая тем самым на этом участке температуру плавления вставки предохранителя.
Патрон предохранителя ПК необходимо заполнять сухим, чистым мелкозернистым песком с содержанием кварца около 99%, что обеспечивает быструю деионизацию электрической дуги в пространстве между зернами кварца и проникновение паров металла вставки в песок.
Предохранители ПК допускают многократную перезарядку дугогасящего патрона после его срабатывания, при этом спекшийся кварцевый заполнитель заменяют. При замене плавкой вставки следует точно соблюдать длину проволоки, соответствующую данному типу предохранителя, а также расстояние между отдельными проволоками и стенками патрона. Несоблюдение длины проволоки и расстояний приводят к разрушению предохранителя. Трубки с плавкими предохранителями герметически запаивают.
Предохранитель ПК является токоограничивающим защитным аппаратом, так как ток короткого замыкания обрывается после расплавления и испарения металла не в момент его естественного прохождения через нулевое значение, а значительно раньше, чем он успевает достигнуть своего максимального значения.
Предохранители для внутренней установки снабжены указателем срабатывания 12, который состоит из металлической втулки, пружины, указательной проволоки 11 и головки с крючком. Втулка со вставленной в нее пружиной закреплена на крышке патрона. Один конец пружины прикреплен к головке указателя крючком, а другой присоединен к втулке. В нормальном рабочем состоянии пружина сжата. При перегорании плавкой вставки перегорает и указательная проволока, освобождая пружину, которая выбрасывается вместе с головкой из предохранителя, по чему судят о том, что вставка предохранителя перегорела.
Наибольшая отключаемая мощность предохранителей ПК составляет 300 MBА. Они выпускаются на следующие номинальные токи: 2; 3,2; 5; 8; 10; 16; 20; 31,5; 40; 50; 80; 100; 160; 200; 315; 400 А.

Конструктивно предохранители, изготовленные на разные номинальные напряжения, отличаются длиной патрона, а на разные номинальные токи — не только длиной патрона, но и диаметрами патронов и колпачков. При номинальном напряжении 6 кВ на номинальный ток 75 А и выше и при напряжении 10 кВ на ток 50 А и выше патроны предохранителей делают спаренными. Предохранители на токи выше 200 А при напряжении 6 кВ и выше 150 А при напряжении 10 кВ имеют по четыре патрона на каждую фразу.

Fuse Equations — Ness Engineering Inc.

Уравнения предохранителя (закон Приса)

Закон Приса можно использовать для расчета приблизительного значения постоянного тока плавкого предохранителя для данного размера провода и материала. Фактический ток предохранителя, к сожалению, может зависеть от детальной передачи тепла от провода, на которую могут влиять корпус, теплопроводность провода к клеммам на обоих концах и другие физические условия. Поэтому можно использовать одномерное уравнение теплопроводности или более сложный термический анализ, чтобы лучше определить точный ток плавкого предохранителя.Однако, как быстро сделанная оценка, закон Приса может оказаться ценным.

Закон Приса гласит, что постоянный ток плавкого предохранителя для элемента с прямым проводом обычно зависит от его диаметра, как указано по формуле:

Закон Preeces

Или можно определить диаметр проволоки для данного материала и тока плавления, чтобы можно было выбрать проволоку большего размера, чтобы избежать плавления.

, где I _f — ток плавкого предохранителя в амперах, C — коэффициент Приса для конкретного используемого металла, а d — диаметр плавкого элемента в дюймах.Уильям Генри Прис определил это соотношение в 1884 году, сравнив баланс между теплотой, генерируемой внутри провода (I²R), с теплопотери от провода (πhdl), где h — тепловые потери на единицу площади из-за излучения или конвекции, d — диаметр провода. , l — длина провода (6 дюймов в случае тестовых образцов, которые Прис использовал для эмпирического определения этого). Вблизи порога плавления потери тепла и выделяемое тепло примерно равны. Таким образом, мы можем установить количество выделяемого тепла равным тепловыделению следующим образом:

Решая для I², определяем:

Затем мы можем извлечь квадратный корень и найти зависимость тока плавления от диаметра проволоки (как указано выше):

Где C — коэффициент Приса в зависимости от конкретного материала / сплава проволоки:

В следующей таблице показаны коэффициенты Приса для распространенных материалов / сплавов плавких элементов, а также диаметр проводов из этих материалов, которые будут плавиться с помощью указанного в таблице тока.

	Диаметр (дюймы)
Ток (А)		Медь C = 10 244	Алюминий C = 7,585	Платина С = 5 172	Немецкое серебро C = 5,230	Платиноид C = 4,750
1		0.0021	0,0026	0,0033	0,0033	0,0035
2		0,0034	0,0041	0,0053	0,0053	0,0056
3		0,0044	0.0054	0,007	0,0069	0,0074
4		0,0053	0,0065	0,0084	0,0084	0,0089
5		0,0062	0,0076	0.0098	0,0097	0,0104
10		0,0098	0,012	0,0155	0,0154	0,0164
15		0,0129	0,0158	0.0203	0,0202	0,0215
20		0,0156	0,0191	0,0246	0,0245	0,0261
25		0,0181	0,0222	0.0286	0,0284	0,0303
30		0,0205	0,025	0,0323	0,032	0,0342
35		0,0227	0,0277	0,0358	0.0356	0,0379
40		0,0248	0,0303	0,0391	0,0388	0,0414
45		0,0268	0,0328	0,0423	0.042	0,0448
50		0,0288	0,0352	0,0454	0,045	0,048
60		0,0325	0,0397	0,0513	0,0509	0.0542
70		0,036	0,044	0,0568	0,0564	0,0601
80		0,0394	0,0481	0,0621	0,0616	0,0657
90		0.0426	0,052	0,0672	0,0667	0,0711
100		0,0457	0,0558	0,072	0,0715	0,0762
120		0.0516	0,063	0,0814	0,0808	0,0861
140		0,0572	0,0698	0,0902	0,0895	0,0954
160		0.0625	0,0763	0,0986	0,0978	0,1043
180		0,0676	0,0826	0,1066	0,1058	0,1128
200		0.0725	0,0886	0,1144	0,1135	0,121
225		0,0784	0,0958	0,1237	0,1228	0,1309
250		0.0841	0,1208	0,1327	0,1317	0,1404
275		0,0897	0,1095	0,1414	0,1404	0,1497
300		0.095	0,1161	0,1498	0,1487	0,1586

	Диаметр (дюймы)
Ток (А)		Утюг С = 3,148	Олово C = 1,642	Свинец оловянный С = 1,318	Свинец С = 1,379
1		0.0047	0,0072	0,0083	0,0081
2		0,0074	0,0113	0,0132	0,0128
3		0,0097	0,0149	0,0173	0.0168
4		0,0117	0,0181	0,021	0,0203
5		0,0136	0,021	0,0243	0,0236
10		0,0216	0.0334	0,0386	0,0375
15		0,0283	0,0437	0,0506	0,0491
20		0,0343	0,0529	0,0613	0.0595
25		0,0398	0,0614	0,0711	0,069
30		0,045	0,0694	0,0803	0,0779
35		0,0498	0.0769	0,089	0,0864
40		0,0545	0,084	0,0973	0,0944
45		0,0589	0,0909	0,1052	0,1021
50		0.0632	0,0975	0,1129	0,1095
60		0,0714	0,1101	0,1275	0,1237
70		0,0791	0,122	0.1413	0,1371
80		0,0864	0,1334	0,1544	0,1499
90		0,0935	0,1443	0,1671	0,1621
100		0.1003	0,1548	0,1792	0,1739
120		0,1133	0,1748	0,2024	0,1964
140		0,1255	0,1937	0.2243	0,2176
160		0,1372	0,2118	0,2452	0,2379
180		0,1484	0,2291	0,2652	0,2573
200		0.1592	0,2457	0,2845	0,276
225		0,1722	0,2658	0,3077	0,2986
250		0,1848	0,2851	0.3301	0,3203
275		0,1969	0,3038	0,3518	0,3417
300		0,2086	0,322	0,3728	0,3617

---

Направляйте запросы, комментарии и предложения в [email protected]

Как следы плавятся? | 2020-04-28

Когда мы подаем ток на дорожку, дорожка нагревается. К следу можно подать ток, достаточный для повышения температуры до точки плавления (плавления) меди. Мы называем эту величину тока предохранителем током . Напомню из моей предыдущей статьи [1], что отопление — это точечное понятие. Это означает, что когда дорожка плавится, это происходит в самом слабом (возможно, самом тонком) месте на дорожке.

Если мы хотим рассчитать ток предохранителя для следа, есть несколько способов сделать это (кроме компьютерного моделирования). Сэр Уильям Генри Прис (инженер-консультант, а затем главный инженер Главпочтамта Великобритании) разработал уравнение в 1880-х годах, которое теперь известно как уравнение Приса:

[Ур. 1] I = 12277 * A ^3/4

Где:

I = ток предохранителя в амперах

A = площадь поперечного сечения в дюймах

Позже I.М. Ондердонк разработал более сложное уравнение, которое вводит переменную для времени:

Где:

I = ток в амперах

A = площадь поперечного сечения в круглых милах

с = время в секундах, в течение которого подается ток

t = повышение температуры от окружающего или исходного состояния (предполагается, что оно составляет 40 градусов C)

Прис проводил свои эксперименты в лаборатории.Он предположил, что достиг температуры плавления, когда исследуемый провод начал светиться. Считается, что Ондердонк вывел свое уравнение, вероятно, в 1920-х годах. Срок действия уравнения Ондердонка обычно составляет менее 10 секунд, поскольку это уравнение предполагает отсутствие охлаждающего эффекта. Обсуждение того, что известно об этих двух людях, и ссылки на возможные исходные документы см. В [2].

Рассмотрим два возможных сценария:

A. На дорожку подается большой внезапный ток (значительно превышающий ток предохранителя).Мы ожидаем, что ток значительно перегрузит трассу, быстро повысит температуру и плавит точку на трассе.

B. На дорожку подается ток, немного превышающий ток предохранителя. Температура будет расти медленнее, что приведет к плавлению следа в самом слабом месте.

Рисунки 1 и 2 иллюстрируют эти два сценария. Как вы думаете, какая цифра соответствует какому сценарию [3]?

Рис. 1. Следы плавления в результате приложенного тока.

Рис. 2. Еще один след плавления в результате приложенного тока.

Если мы подадим внезапный очень большой ток через дорожку, она очень быстро нагреется. След продолжает нагреваться, пока в какой-то момент не расплавится, что (конечно) немедленно останавливает ток. В одном эксперименте мы приложили внезапный ток силой 6 ампер к полосе шириной 15 мил и 0,5 унции. след. График зависимости температуры от времени показан на рисунке 3. След плавился (плавился) в 2.75 секунд.

Рис. 3. Ширина 15 мил, след 0,5 унции, сила тока 6 А.

Горизонтальная ось на рисунке — время. По вертикальной оси отложено напряжение в вольтах. Преобразование вольт в температуру проблематично. Что мы знаем, так это начальное сопротивление на дорожке, R _t0 , начальная температура дорожки, постоянный ток на дорожке и, следовательно, начальное напряжение на дорожке. Мы также знаем (надеемся) тепловой коэффициент удельного сопротивления меди α.Учитывая эти параметры, мы можем сделать вывод о температуре дорожки в любой момент времени, (сначала) измерив напряжение на дорожке, оценив сопротивление дорожки при температуре по закону Ома и, наконец, вычислив:

Где:

Δ T = изменение температуры по сравнению с окружающей средой (справочная) ( ^o C)

α = тепловой коэффициент удельного сопротивления меди (1/ ^o C)

R _t = сопротивление кривая при проверяемой температуре (Ом)

R _до = сопротивление дорожки при эталонной температуре (Ом)

Проблемы с этим подходом как минимум трижды:

1.События происходят так быстро, что трудно получить единообразно точные измерения,

2. Расчетная температура следа представляет собой среднее значение по всей кривой. Как известно из ссылки в [1], следы нагреваются неравномерно.

3. Поскольку вдоль трассы присутствуют температурные градиенты, сам α будет меняться вдоль трассы.

Следовательно, оценки температуры, показанные на графике, являются приблизительными (наиболее вероятными) оценками.

Точка слияния для такого типа ситуаций не впечатляет.Это показано на рисунке 1. Время закрепления происходит в пределах одного видеокадра, или 1/30 секунды. На плате нет заметного дыма или повреждений (кроме оплавленных следов в точке).

Если мы приложим к дорожке ток, примерно равный току предохранителя, ситуация будет совершенно иной. На одной из наших тестовых плат у нас была ширина 20 мил, 1,5 унции. толстый след. Мы подали на него ток 8,3 А. Температура следа быстро повысилась примерно до 213 ^o ° C, а затем стабилизировалась в течение более двух часов.На следующий день мы приложили 8,5 ампер к той же трассе. На рис. 4 показана полученная зависимость температуры от времени.

Рис. 4. Ширина 20 мил, 1,5 унции. след, несущий 8,5 Ампер.

Как и прежде, температура быстро поднялась примерно до 214 ^o C. Но затем продолжила медленно расти. Примерно через 30 минут температура повысилась примерно до 514 ^o ° C, после чего температура начала быстро повышаться до точки, в которой след плавился.Весь процесс занял около 30 минут [4]. Рисунок 2 взят из видеозаписи этой иллюстрации, примерно в момент плавления. Здесь важны несколько тепловых параметров материала платы [5]: Tg: температура стеклования; Td: температура термического разложения; и температура (ы) и время отслаивания.

Когда температура платы достигает каждого из этих пороговых значений, эффективность процесса охлаждения снижается, а скорость нагрева платы увеличивается. Пороговые точки нелегко определить на рисунке 4, но нетрудно представить, как работает этот процесс.

Наблюдать за этим процессом можно впечатляюще. Примерно через 15 минут аромат горящего диэлектрика начал распространяться по комнате. Примерно через 20 минут доска начала дымиться. Примерно через 25 минут дым выходил из-под следа в нескольких точках, и в некоторых из этих точек выброс дыма находился под значительным давлением. Наконец, точка на следе вспыхнула пламенем, когда след расплавился. В этот момент цепь разомкнулась, и ток прекратился. Очевидно, что по следу, на котором произошел перегрев, плате были нанесены значительные повреждения.

(Кроме того: сам процесс плавления принимает несколько форм. След может испаряться относительно быстро, разрывая цепь. След может расплавиться, но расплавленная медь остается на месте, позволяя току продолжать течь в течение неопределенного времени. Или след может расплавиться, и расплавленная медь улетит (возможно, под действием силы тяжести), нарушив цепь.)

Интересный вопрос заключается в том, можем ли мы предсказать это время плавления. В случае значительной перегрузки (рисунки 1 и 3) ответ положительный.Уравнение Ондердонка предполагает отсутствие процесса охлаждения. Ссылки предполагают, что уравнение применимо для случаев менее 10 секунд. Но есть свидетельства того, что Ондердонка интересовали подвешенные в воздухе провода (передачи энергии). Следы на доске остывают гораздо быстрее и эффективнее. Наши исследования показывают, что уравнение Ондердонка применимо к печатной плате в течение от 1,0 до 1,5 секунд. Есть приближения, которые мы можем применить, чтобы увеличить это время, возможно, до 4,0 секунд [6].

Примечания:

2. См. «Трассы печатных плат и переходные токи и температуры: полный анализ, 2 ^{, издание} », 2017 г., Дуглас Дж. Брукс, доктор философии и доктор Йоханнес Адам, доступно на Amazon.com. В главе 9 дается подробное обсуждение того, что известно о Присе и Ондердонке, а также вывод уравнения Ондердонка.

3. Эти рисунки являются копиями рисунков 11.2 и 11.4 из исследований, представленных в главе 11 нашей книги, на которую имеется ссылка в примечании 2.

4.Время для этого процесса непредсказуемо. Это зависит от уникальных характеристик тестируемой трассы.

5. См. Стр. 16-17 в ссылке в Примечании 2.

6. См. Главу 10 в ссылке в Примечании 2.

Таблица зависимости ширины дорожки печатной платы от тока для конструкций с высокой мощностью | Блог

Захария Петерсон

| & nbsp Создано: 1 декабря 2019 г. & nbsp | & nbsp Обновлено: 13 ноября 2020 г.

Держите плату в прохладе с помощью нашего обзора ширины дорожек на печатной плате vs.текущий стол

Медь — прочный проводник с высокой температурой плавления, но вы все равно должны делать все возможное, чтобы поддерживать низкие температуры. Здесь вам нужно будет правильно определить ширину следа, чтобы температура оставалась в определенных пределах. Однако именно здесь вам нужно учитывать ток, протекающий по данной трассе. При работе с шиной питания, высоковольтными компонентами и другими частями платы, чувствительными к нагреву, вы можете определить ширину дорожки, которую необходимо использовать в своей компоновке, с помощью ширины дорожки печатной платы vs.текущая таблица.

Одна проблема с большинством таблиц заключается в том, что они не созданы для учета маршрутизации с контролируемым импедансом. После того, как вы измерили свои кривые для контролируемого импеданса, может быть трудно определить повышение температуры, просто взглянув на таблицу, и вам придется работать с калькулятором. Однако есть альтернатива — использовать номограмму IPC 2152, чтобы проверить, находится ли отношение тока к температуре в пределах ваших рабочих пределов на графиках контролируемого импеданса. Мы собрали эту информацию здесь для вашего удобства.

Поддержание низкой температуры в сильноточной конструкции

Во время своей дневной работы я провожу довольно много времени, просматривая форумы EE. Один вопрос, который часто возникает в контексте проектирования и прокладки печатной платы, — это определение рекомендованной ширины дорожки, необходимой для поддержания температуры вашего устройства в пределах определенного предела для данного значения тока или наоборот. Хотя медь имеет высокую температуру плавления и может выдерживать высокие температуры, в идеале вы должны поддерживать повышение температуры на плате в пределах 10 ° C.Если дорожки на печатной плате могут достигнуть очень высоких температур, это увеличивает температуру окружающей среды, которую видят компоненты, что увеличивает нагрузку на активные меры по охлаждению.

Стандарты IPC 2152 — это то место, с которого нужно начинать при определении размеров дорожек и переходных отверстий. Формулы, указанные в этих стандартах, просты для расчета пределов тока для заданного повышения температуры, хотя они не учитывают управляемую маршрутизацию импеданса. При этом работа с таблицей зависимости ширины дорожки печатной платы от текущей — отличный способ начать при определении ширины дорожки печатной платы / площади поперечного сечения.Это позволяет вам эффективно определять верхний предел допустимого тока на ваших трассах, который затем можно использовать для определения размера ваших трасс для маршрутизации с контролируемым импедансом.

Когда повышение температуры достигает очень большого значения в плате, работающей с большим током, электрические свойства подложки могут проявлять соответствующее изменение при высокой температуре. Электрические и механические свойства вашей подложки будут изменяться с температурой, а доска обесцветится и станет слабой, если использовать при высокой температуре в течение длительного периода времени.Это одна из причин, по которой мои знакомые дизайнеры будут определять размер следов таким образом, чтобы превышение температуры оставалось в пределах 10 ° C. Другая причина сделать это — приспособиться к широкому диапазону температур окружающей среды, а не учитывать конкретную рабочую температуру.

В приведенной ниже таблице зависимости ширины дорожек печатной платы от тока показано количество ширины дорожек и соответствующие значения тока, которые ограничивают повышение температуры до 10 ° C с 1 унцией / кв. футов меди вес. Это должно дать вам представление о том, как определить размер дорожек на вашей печатной плате.

Вы, наверное, обратили внимание на три вещи из этой таблицы:

• Различная толщина следов / вес меди. Толщина дорожки должна быть рассчитана на основе веса меди в вашей плате. Мы включили только стандартную 1 унцию / кв. фут. значение выше. Однако платы, которые будут работать при высоком токе, часто требуют более тяжелой меди, чтобы выдержать более высокий рост температуры.

• Нет данных об импедансе . Если вам необходимо использовать маршрутизацию с контролируемым импедансом, вам необходимо убедиться, что рассчитанные вами размеры трассы удовлетворяют ограничениям, указанным выше.

• Альтернативные подложки. Приведенные выше данные собраны для FR4, который охватывает широкий спектр печатных плат, отправляемых в производство. Однако для сложных приложений может потребоваться печатная плата с алюминиевым сердечником, керамическая подложка или современный высокоскоростной ламинат. Если вы работаете с подложкой с более высокой теплопроводностью, то температура ваших следов будет ниже, так как больше тепла отводится от теплых следов. В первом приближении повышение температуры будет масштабировано отношением теплопроводности желаемого материала подложки к теплопроводности FR4.

Использование номографа IPC 2152

Если вы хотите работать с медью разного веса, проверьте размеры трассы контролируемого импеданса в зависимости от повышения температуры и тока, тогда вам следует использовать номограмму из стандартов IPC 2152. Это отличный способ подобрать размер проводов для определенного тока и повышения температуры. В качестве альтернативы вы можете определить ток, который приведет к определенному повышению температуры, если вы уже выбрали ширину следа.

Это показано на двух примерах в номограмме ниже. Обратите внимание, что верхняя половина графика, показанного ниже, определена только для внутренних трасс . Чтобы увидеть ту же версию этого графика для внешних трассировок, см. Эту статью Джеффа Лойера.

Номограмма IPC 2152 для ширины дорожки печатной платы в зависимости от тока и повышения температуры. Изображение изменено пользователем Daniel Grillo на StackExchange.

Красная стрелка показывает, как определить максимальный ток для желаемой ширины дорожки, веса меди (т.е.д., площадь поперечного сечения трассы) и повышение температуры. В этом примере сначала выбирается ширина проводника (140 мил), а красная стрелка проводится горизонтально до желаемого веса меди (1 унция / кв. Фут). Затем мы прослеживаем вертикально до желаемого повышения температуры (10 ° C), а затем возвращаемся к оси Y, чтобы найти соответствующий предел тока (~ 2,75 А).

Оранжевая стрелка идет в другом направлении. Мы начали с желаемого тока (1 А) и проследили по горизонтали до желаемого повышения температуры (30 ° C).Затем мы прослеживаем вертикально вниз, чтобы определить размеры следа. В этом примере предположим, что мы указываем 0,5 унции / кв. футов меди вес. Проследив вниз до этой линии, мы проследим горизонтально обратно до оси Y, чтобы найти ширину проводника ~ 40 мил. Предположим, мы хотим использовать медь плотностью 1 унцию / кв. фут .; в этом случае мы бы обнаружили, что требуемая ширина дорожки составляет 20 мил.

Проверка маршрутизации с управляемым импедансом

Давайте рассмотрим простой пример, включающий приведенную выше номограмму для использования с микрополосковой кривой 50 Ом поверх четырех.Ламинат толщиной 7 мил. Если вы воспользуетесь калькулятором импеданса микрополосковой дорожки, вы обнаружите, что для толщины дорожки 2 мил требуется ширина дорожки 6,5 мил. Теперь мы можем использовать эти значения в приведенной выше номограмме, чтобы определить предел тока для заданного повышения температуры (см. Пример для красной линии). Если мы укажем максимальное повышение температуры на 10 ° C, мы увидим, что максимальный допустимый ток на этой кривой составляет ~ 400 мА.

Мощные инструменты компоновки печатных плат и трассировки в Altium Designer ^® построены на единой унифицированной модели проектирования, которая позволяет вам указывать необходимые размеры трасс и переходных отверстий в рамках правил проектирования.Altium Designer также включает мощный менеджер стека с полевым решателем для определения контролируемого импеданса на вашей плате. По мере того, как вы проектируете свою доску и разводите трассы, движок DRC автоматически проверяет ваши правила проектирования, обеспечивая при этом правильный размер трасс, чтобы поддерживать температуру в требуемом диапазоне. Это намного проще, чем вручную прокладывать трассы и проверять размеры по ширине трассы печатной платы по сравнению с текущей таблицей.

Теперь вы можете загрузить бесплатную пробную версию Altium Designer и узнать больше о лучших в отрасли инструментах компоновки, моделирования и планирования производства.Обратитесь к эксперту Altium сегодня, чтобы узнать больше.

Плавление под давлением и регенерация льда круглой проволокой на JSTOR

Абстрактный

Движение проволоки, протянутой в поперечном направлении сквозь лед, уже давно объясняется с точки зрения таяния под давлением в передней части проволоки и регеляции позади нее, причем скорость процесса контролируется скоростью передачи тепла плавления через проволоку и лед. При количественной оценке эта простая картина предсказывает скорости проволоки, которые прямо пропорциональны движущему напряжению, определяемому как движущая сила на единицу длины, деленная на половину окружности проволоки.Однако экспериментальные наблюдения показывают гораздо более сложное поведение. Наблюдаемые скорости нелинейно увеличиваются при любых нагрузках, кроме самых низких, и при напряжении около 1 бара (105 Па) скачок резко, но непрерывно и обратимо, на величину, которая колеблется от шестикратной для нейлоновой проволоки до 60-кратной для нейлоновой проволоки. медные провода. Выше этого перехода скорости высокопроводящих проводов, таких как медь, составляют всего одну восьмую от прогнозируемых, хотя скорости плохо проводящих проводов, таких как нейлон и хромель, примерно такие же, как прогнозируемые.Ниже перехода скорости всех проводов намного меньше прогнозируемых. Удивительно, но все скорости проволоки значительно снижаются из-за пузырьков воздуха во льду. Проволока оставляет за собой след, который ниже перехода состоит из широко разбросанных, как правило, крошечных пузырьков воды, но над ним переходит от многочисленных пузырьков воды и пара в случае проводов с высокой проводимостью до центрального пластинчатого слоя воды в случае. из плохо проводящих. Измерения фракционного объема воды на трассе показывают, что над переходом тепло течет к движущейся проволоке от окружающего льда.Нелинейность и низкая скорость ниже перехода обусловлены наличием накопленных растворенных веществ в слое воды вокруг провода, которые концентрируются в направлении задней части, снижая там температуру замерзания и, следовательно, скорость теплового потока к передней части. Переход происходит, когда температура в задней части достигает тройной точки, которая фиксирует давление там, так что с увеличением движущего напряжения среднее давление вокруг провода увеличивается и, следовательно, средняя температура уменьшается, вызывая тепловой поток к проволоке и образование след, который уносит растворенные вещества.След от высокопроводящих проводов скорее пузырчатый, чем табличный, из-за нестабильности по Фрэнку замерзающей поверхности, которая позволяет пальцам воды и пара расти до тех пор, пока они не будут защемлены поверхностным натяжением. Для плохо проводящих проводов нелинейность над переходом в основном связана с дополнительным плавлением в передней части провода и изменением распределения давления вокруг провода, связанным с образованием следа. Для проводов с высокой проводимостью нелинейность и неожиданная медленность перехода в основном связаны с переохлаждением, необходимым для конечной скорости замерзания, которое, как и присутствие растворенных растворенных веществ, снижает температуру замерзания на задней части провода.При модификации для приближенного учета этих эффектов простая количественная обработка предсказывает скорости проволоки, которые с учетом неопределенностей в параметрах, описывающих содержание растворенных веществ и требуемое переохлаждение, хорошо согласуются с экспериментальными наблюдениями.

Информация об издателе

Королевское общество — это самоуправляемое товарищество многих самых выдающихся ученых мира, представляющих все области науки, техники и медицины, и старейшая научная академия, которая постоянно существует.Основная цель Общества, отраженная в его учредительных документах 1660-х годов, заключается в признании, продвижении и поддержке передового опыта в науке, а также в поощрении развития и использования науки на благо человечества. Общество сыграло свою роль в некоторых из самых фундаментальных, значительных и изменяющих жизнь открытий в истории науки, и ученые Королевского общества продолжают вносить выдающийся вклад в науку во многих областях исследований.

металлов, используемых в качестве предохранителя | Аксессуары | Электропроводка

Следующие пункты выделяют три различных металла, используемых в качестве плавких предохранителей.Это следующие металлы: 1. Серебро в качестве проволоки для плавких предохранителей 2. Медь в качестве проволоки для плавких предохранителей 3. Свинцово-оловянный сплав в качестве проволоки для плавких предохранителей.

Металл № 1. Серебро в качестве предохранителя:

Для плавких проводов серебро — вполне удовлетворительный материал. Он не подвергается окислению, так как его оксид нестабилен. При использовании на сухом воздухе металл не портится. Но когда воздух влажный и содержит сероводород, на поверхности элемента образуется слой сульфида серебра. Это защищает металл от дальнейших атак.Единственным недостатком его использования является то, что он намного дороже других металлов.

Металл № 2. Медь в качестве предохранителя:

Медная проволока широко используется в качестве плавкой проволоки. Обычно он используется в распределительных щитах с предохранителями и в главных распределительных щитах. Таблица № 12 дает ток плавления медных проводов в воздухе. При диаметре до 0,4572 мм длина плавкой вставки должна составлять от 63,5 мм до 90,0 мм. Для большого диаметра длина проволоки должна быть не менее 100 мм.

Металл № 3. Свинцово-оловянный сплав в качестве плавкой проволоки:

Для защиты конечных цепей и небольших приборов с низким номинальным током обычно используется плавкий элемент из свинцово-оловянного сплава. Содержание олова колеблется от двух процентов и выше. Основным недостатком такой проволоки является то, что, поскольку сплав мягкий, расплавленный металл, вероятно, разлетится вокруг, когда элемент плавится. Свинцово-оловянный сплав, содержащий 37 процентов свинца и 63 процента олова, является наиболее предпочтительным для плавких элементов.Такой сплав известен как эвтектический сплав. Он довольно однороден и имеет самый высокий показатель твердости по бриннелю из всех серий сплавов свинца и олова. Максимальная длина используемого провода должна составлять от 63,5 мм до 90,0 мм.

Таблица № 13 приведены примерные токи плавления проводов, состоящих на 75% из свинца и на 25% из олова. Значение тока истинно только тогда, когда плавкий провод проходит через асбестовую трубку и не соприкасается с ней. Эти провода не используются за пределами диапазона 10 ампер.В качестве плавкого предохранителя предпочтительнее использовать медный провод с током более 10 ампер.

Медь — Информация об элементе, свойства и использование

Расшифровка:

Химия в ее элементе: медь

(Promo)

Вы слушаете Химию в ее элементе, представленную вам Chemistry World , журналом Королевского химического общества.

(Конец промо)

Крис Смит

Привет, на этой неделе монеты, проводимость и медь. Чтобы рассказать об элементе, который перенес нас из каменного века в информационный век, вот Стив Милон.

Steve Mylon

Плохая медь, до недавнего времени казалось, что она буквально и фигурально выделялась среди своих родственников из переходных металлов, серебра и золота. Я предполагаю, что это совокупный результат, которого история в изобилии.Практически никогда не бывает таких популярных элементов из-за их полезности и интересного химического состава. Но для Золота и Серебра все так поверхностно. Они популярнее, потому что красивее. Моя жена, например, не химик, и не мечтала носить медное обручальное кольцо. Возможно, это связано с тем, что оксид меди имеет неприятную привычку окрашивать вашу кожу в зеленый цвет. Но если бы она только нашла время, чтобы узнать о меди, узнать немного о ней; может быть, тогда она отвернется от других и с гордостью будет носить его.

Некоторые сообщают, что медь — это первый металл, который добывают и обрабатывают люди. Независимо от того, так это или нет, существуют свидетельства того, что цивилизации использовали медь еще 10 000 лет назад. Для перехода культур от каменного века к бронзовому веку им была нужна медь. Бронза состоит из 2 частей меди и одной части олова, а не серебра или золота. Важность меди для цивилизации никогда не снижалась, и даже сейчас из-за ее превосходной проводимости медь пользуется большим спросом во всем мире, поскольку быстро развивающиеся страны, такие как Китай и Индия, создают инфраструктуру, необходимую для подачи электричества в дома своих граждан.Например, за последние пять лет цена на медь выросла более чем в четыре раза. Возможно, самая большая пощечина этому важному металлу — его использование в монетах во многих странах мира. Оранжево-коричневые монеты, как правило, имеют низкий номинал, в то время как блестящие, более похожие на серебро монеты, занимают место наверху. Даже в 5-центовой монете Соединенных Штатов никель выглядит блестящим и серебристым, но на самом деле он содержит 75% меди и только 25% никеля. Но мы даже не называем это медью.

Конечно, я мог бы продолжать и отмечать много интересных фактов и фактов о меди и о том, почему другие должны относиться к ней с симпатией. Они легко могли бы, потому что это отличный проводник тепла, но я нахожу этот металл таким интересным и по многим другим причинам. Медь — один из немногих металлов-индикаторов, который необходим для всех видов. По большей части биологические потребности в меди довольно низки, поскольку только некоторые ферменты, такие как цитохромоксидаза и супероксиддисмутаза, нуждаются в меди в своих активных центрах.Обычно они основаны на цикле окисления-восстановления и играют важную роль в дыхании. Для людей потребность также довольно низкая, всего 2 мг меди в день для взрослых. Однако слишком мало меди в вашем рационе может привести к высокому кровяному давлению и повышению уровня холестерина. Интересно, что для меди зазор, разделяющий необходимое количество и токсичное количество, довольно мал. Он может быть самым маленьким для всех необходимых следов металлов. Вероятно, поэтому он обычно используется в качестве пестицида, фунгицида и альгицида, потому что такие небольшие количества могут выполнить работу.

На мой взгляд, вы вряд ли найдете в периодической таблице металл, который обладает универсальностью меди и до сих пор не пользуется заслуженным уважением среди аналогов. Хотя его гораздо больше, чем золота и серебра, его значение в истории не имеет себе равных, и его полезность на макроуровне сопоставима только с его полезностью в микромасштабе. Никакой другой металл не может конкурировать.

Итак, я постараюсь объяснить это своей жене, когда в этот праздничный сезон подарю ей пару медных сережек или красивое медное ожерелье.Я предполагаю, что она задирает нос, потому что подумает, что это тот материал, из которого сделаны гроши, хотя в наши дни на самом деле это не так.

Крис Смит

Мужчина, женатый на меди, это Стив Милон. В следующий раз мы углубимся в открытие элемента с очень ярким темпераментом.

Питер Уотерс

Его младший кузен Эдмунд Дэви помогал Хэмфри в то время, и он рассказывает, как, когда Хэмфри впервые увидел, как мельчайшие шарики калия прорвались сквозь корку поташа и загорелись, он не мог сдержать своей радости.Дэви имел полное право восхищаться этим удивительным новым металлом. Он выглядит так же, как другие яркие блестящие металлы, но его плотность меньше плотности воды. Это означало, что металл будет плавать по воде. По крайней мере, было бы, если бы он не взорвался при контакте с водой. Калий настолько реактивен; он даже среагирует и прожигёт дыру во льду.

Крис Смит

Питер Уотерс с историей элемента номер 19, калия. Это в Химии на следующей неделе в его элементе .Я надеюсь, ты сможешь присоединиться к нам. Я Крис Смит, спасибо за внимание и до свидания!

(промо)

(конец промо)

Вопрос:

2. Токовая нагрузка проводника определяется NEC как максимальный ток в амперах, который проводник может выдерживать в условиях эксплуатации, но не превышающий ______.

А.его номинальная температура

B. допустимые ограничения падения напряжения

C. его температура плавления

D. его номинальное напряжение

Ответ:

A — Вы найдете это определение в статье 100 NEC®. Чтобы поправиться понимание емкости, возможно, мы могли бы рассматривать ее как текущую- допустимая нагрузка или максимальная сила тока, которую может выдерживать проводник. непрерывно, не повреждая провод и / или его изоляцию.При определении допустимой нагрузки проводника или его размера некоторые необходимо учитывать следующие факторы: температура окружающей среды, количество токопроводящих проводов, содержащихся в кабельной канавке или кабеле, номинальная температура выводов и окружающей среды дирижер подлежит.

Вопрос:

61.Каков МИНИМАЛЬНЫЙ размер медных проводников THWN необходим для питания непрерывного 3-фазного двигателя мощностью 25 л.с., 208 В, когда двигатель находится на конце короткого участка кабелепровода, содержащего только три (3) проводника, и расположен в местах, подверженных воздействию температуры окружающей среды 115 град. F?
A. 6 AWG
B. 3 AWG
C. 2 AWG
D. 1 AWG

Ответ:

D — Чтобы определить минимальный размер проводов, необходимых для питания этого двигателя, сначала найдите номинальный ток двигателя при полной нагрузке, 74.8 ампер, из таблицы 430,250. Затем, согласно разделу 430.22, умножьте на 125%. Затем разделите на температурный поправочный коэффициент 0,75 из Таблицы 310.15 (B) (2) (a). Наконец, выберите сечение проводника 1 AWG THWN из Таблицы 310.15 (B) (16). Двигатель мощностью 25 л.с. FLC = 74,8 ампера x 125% = 93,5 ампера 93,5 ампера ÷ 0,75 (температурная поправка) = 124,6 ампера * ПРИМЕЧАНИЕ: сечение провода необходимо увеличить из-за повышенной температуры окружающей среды. температура. Провода сечением 1 AWG THWN с допустимой токовой нагрузкой следует выбрать 130 ампер.

Вопрос:

77. Если трехфазный кондиционер, устанавливаемый на крыше, питается от трех (3) медных проводов размера 6 AWG THWN, установленных в 1-дюймовом EMT, определите допустимую допустимую токовую нагрузку проводов, указав следующую соответствующую информацию:
* температура окружающей среды составляет 110 ° F
* EMT находится в пределах трех (3) дюймов от поверхности крыши
* EMT подвергается воздействию прямых солнечных лучей
A.53,00 ампер
B. 37,70 ампер
C. 21,45 ампер
D. 43,55 ампер

Ответ:

C — Из-за непосредственной близости трубопровода к крыше сначала найдите сумматор температуры, 40º F, как показано в Таблице 310.15 (B) (3) (c). Затем добавьте это значение соответствует температуре окружающей среды. 110 ° F (температура окружающей среды) + 40 ° F (сумматор) 150 ° F (используется для снижения номинальных характеристик) Затем найдите коэффициент температурной коррекции, который будет применяться, 0.33, с Таблица 310.15 (B) (2) (a). Наконец, умножьте 0,33 x 65 ампер, допустимое значение TOP Цифровой мониторинг соблюдения условий лицензии © 2012-2017 Ray Holder 205 допустимая нагрузка на медные проводники сечением 6 AWG THWN до снижения номинальных характеристик, как указаны в Таблице 310.15 (B) (16). Типоразмер 6 AWG Допустимая нагрузка THWN (до снижения номинальных характеристик) = 65 ампер 65 ампер x 0,33 (температура

Вопрос:

93.Однофазный питатель на 120/240 В в универмаге розничной торговли должен обеспечивать прерывистую нагрузку 18 000 ВА и постоянную нагрузку 13 356 ВА. Какой МИНИМАЛЬНЫЙ размер 75 град. C медных проводников требуются для этой установки?
A. 4/0 AWG
B. 1/0 AWG
C. 2/0 AWG
D. 3/0 AWG

Ответ:

B — В соответствии с Разделом 215.2 (A) (1) фидерные проводники должны иметь TOP Цифровой мониторинг соблюдения условий лицензии © 2012-2017 Ray Holder 210 допустимая нагрузка 100% от продолжительной нагрузки, плюс 125% от продолжительной нагрузки.

No related posts.