Выбор диаметра провда для дросселя, Критерии, отличные от j=5А/мм2 Опции

[Artem_Petrik]

Задумался я как-то над данным вопросом, и понял, что выбор диаметра провода только на основании плотности тока не совсем корректен. Точнее даже совсем не корректен. Даже для одиночного провода допустимая плотность тока, по логике, должна уменьшаться при увеличении диаметра, а в случае если из этого провода намотана обмотка, то при выборе диаметра нужно учитывать еще множество факторов, количество слоев хотя-бы. Может кто-то встречал более правильные рекомендации? Наверняка ведь должны быть.

[Microwatt]

да много тут на эту тему говорено. поройтесь, недавно в обсуждении тема о высокочастотных трансформаторах была.

[Artem_Petrik]

На всякий случай перечитал указанную тему, и просмотрел похожие, но это все не то. Обсуждается в основном потери из-за скин слоя, и эффекта близости. Однако беспокоящий меня вопрос проявляется даже на постоянном токе, где указанных эффектов нет вообще.
Я хочу поставить под сомнение правильность выбора диаметра провода на оновании соблюдения определенной плотности тока.
Поясню: Ток в проводе ограничивается допустимым перегревом. Тепло выделяется в проводе, и отводится в окружающую среду с его поверхности. Больше поверхность - большую мощность можно отвести. Думаю, это очевидно.
Теперь возьмем одиночный провод, просто висящий в воздухе, прямой и достаточно длинный. Пропускаем через него ток, получаем определенную температуру на поверхности. Берем другой провод, вдвое большего диаметра, и пропускаем через него вчетверо больший ток. Плотность тока у обоих проводов одинакова, НО! у второго провода выделяется тепла вчетверо больше, а поверхность увеличилась только вдвое, следовательно он будет горячее. Для получения же одинакового перегрева придется уменьшить плотность тока вдвое. Тоесть вдвое больше диаметр - вдвое (а не в 4 раза) больше ток. Несколько расходится с общепринятыми представлениями, не находите?

[Tiro]

Нет общепринятых представлений, есть эмпирические оценки.

Для Вашего случая постоянного потока тепла через внешнюю поверхность, плотность тока с увеличением диаметра проводника должна падать обратно пропорционально корню квадратному из его диаметра. То есть вдвое толще провод - в 2.8 раза больше ток, только эта оценка не учитывает градиент температур внутри проводника )))

Для расчетов проводников на большие токи в электротехнике есть справочные таблицы, в которых указана допустимая токовая нагрузка для вида провода, его сечения, температуры перегрева и способа прокладки.

В аппаратуре лучше пользоваться оценками мощности тепловыделения, которую придется считать самому.

[Artem_Petrik]

Нет общепринятых представлений, есть эмпирические оценки.

Надеюсь вы не предлагаете делать все эти эмпирические оценки самому 

Для Вашего случая постоянного потока тепла через внешнюю поверхность, плотность тока с увеличением диаметра проводника должна падать обратно пропорционально корню квадратному из его диаметра. То есть вдвое толще провод - в 2.8 раза больше ток, только эта оценка не учитывает градиент температур внутри проводника )))

??? не вижу логики.... Насчет градиента - теплопроводность меди достаточно высока, чтоб не беспокоится об этом при диаметре провода до метра

Для расчетов проводников на большие токи в электротехнике есть справочные таблицы, в которых указана допустимая токовая нагрузка для вида провода, его сечения, температуры перегрева и способа прокладки.

Вот, правильные рекомендации я и представляю как набор таблиц для различных частных случаев. Причем рекомендации скорее всего будут типа "Дроссель на EE20 сердечнике без доп охлаждения и пропитки лаком допускает выделение на нем не более 3ватт, если обмотка выполнена в 1 слой, и не более 2,3Вт при количестве слоев 5" И неважно если плотность тока при этом получится 15А/мм2

[Microwatt]

Надеюсь вы не предлагаете делать все эти эмпирические оценки самому 

Вот, правильные рекомендации я и представляю как набор таблиц для различных частных случаев. Причем рекомендации скорее всего будут типа "Дроссель на EE20 сердечнике без доп охлаждения и пропитки лаком допускает выделение на нем не более 3ватт, если обмотка выполнена в 1 слой, и не более 2,3Вт при количестве слоев 5" И неважно если плотность тока при этом получится 15А/мм2

Я очень близкого мнения придерживаюсь. Нет никаких четких правил с плотностью тока. есть ориентиры эмпирические. Вполне понятно, что у мощного трансформатора поверхность меньше и условия охлаждения хуже. Обычно, выбирают меж 5-6 А/мм кв. на единицы ватт и 3-4 на сотни. Это если перегрев в 30-40С относительно окружающей. А далее - термопара в помощь.
По инету бродила статья "Мифы, легенды и тосты об импульсных трансформаторах". И в оригинале и в переводе на руский.
Так там контора, которая только этим и занимается 20 лет, пишет что-то вроде, могу по памяти ошибаться:
Какая плотность тока должна быть в проводниках трансформатора? А бес его знает! Не годится ни 3, ни 7 А/мм кв. В нашей практике был случай и 20А/мм кв. и менее 2 А/мм. Главное, чтобы трансформатор не перегревался!

[Artem_Petrik]

Я очень близкого мнения придерживаюсь. Нет никаких четких правил с плотностью тока. есть ориентиры эмпирические. Вполне понятно, что у мощного трансформатора поверхность меньше и условия охлаждения хуже. Обычно, выбирают меж 5-6 А/мм кв. на единицы ватт и 3-4 на сотни. Это если перегрев в 30-40С относительно окружающей. А далее - термопара в помощь.
По инету бродила статья "Мифы, легенды и тосты об импульсных трансформаторах". И в оригинале и в переводе на руский.
Так там контора, которая только этим и занимается 20 лет, пишет что-то вроде, могу по памяти ошибаться:
Какая плотность тока должна быть в проводниках трансформатора? А бес его знает! Не годится ни 3, ни 7 А/мм кв. В нашей практике был случай и 20А/мм кв. и менее 2 А/мм. Главное, чтобы трансформатор не перегревался!

Спасибо, что подтвердили мои догадки. Иногда, если намотка в 1 слой, то перегрева не наблюдается и при 15А/мм2 и мучиться с более толстым проводом очень не хочется, и все же терзают сомнения, всеж от "умных людей, которые на этом собаку съели" подобных рекомендаций не встречал. Теперь сомнений будет меньше .

Все же странно, что в литературе рекомендаций подобного рода не встречается (мне не встречалось). 

[Tiro]

Надеюсь вы не предлагаете делать все эти эмпирические оценки самому 

Нет, лучше надеяться на чужого дядю

??? не вижу логики.... Насчет градиента - теплопроводность меди достаточно высока, чтоб не беспокоится об этом при диаметре провода до метра

А логики тут и нет, чистая арифметика
При увеличении диаметра вдвое сопротивление упадет вчетверо, площадь поверхности возрастет вдвое. Можно увеличить ток в 2*sqrt(2) при сохранении интенсивности теплоотдачи.
Насчет градиента - это была шутка, там стояли скобочки такие )))

Вот, правильные рекомендации я и представляю как набор таблиц для различных частных случаев. Причем рекомендации скорее всего будут типа "Дроссель на EE20 сердечнике без доп охлаждения и пропитки лаком допускает выделение на нем не более 3ватт, если обмотка выполнена в 1 слой, и не более 2,3Вт при количестве слоев 5" И неважно если плотность тока при этом получится 15А/мм2

Каких-то таблиц на все частные случаи быть не может, так как в каждом конкретном случае условия охлаждения индивидуальны. И дроссель на ЕЕ20, стоящий под большой платой и выделяющий 3 Вт будет нагрет куда сильнее, чем такой же, но расположенный над платой. А ведь еще можно ставить платы вертикально или обдувать. Для малогабаритных компонентов можно принимать во внимание теплоотвод через выводы, а для очень крупных - через элементы конструкции.

Так что остается только считать, считать и считать. И проверять в устройстве.

[Microwatt]

Каких-то таблиц на все частные случаи быть не может, так как в каждом конкретном случае условия охлаждения индивидуальны. И дроссель на ЕЕ20, стоящий под большой платой и выделяющий 3 Вт будет нагрет куда сильнее, чем такой же, но расположенный над платой. А ведь еще можно ставить платы вертикально или обдувать. Для малогабаритных компонентов можно принимать во внимание теплоотвод через выводы, а для очень крупных - через элементы конструкции.
Так что остается только считать, считать и считать. И проверять в устройстве.

Ну совершенно с Вами ага!
Много раз, аккуратно просчитанное на бумаге, не совсем стыковалось с натурным макетом. И в ту и в другую сторону.
Это не значит, что считать не нужно. Это значит, что нужно потом еще и моделировать.
Только не на каких-то детских симуляторах, а на суперсовременном, супермощном аналоговом компьютере "Макетная плата".

[Artem_Petrik]

А логики тут и нет, чистая арифметика  
При увеличении диаметра вдвое сопротивление упадет вчетверо, площадь поверхности возрастет вдвое. Можно увеличить ток в 2*sqrt(2) при сохранении интенсивности теплоотдачи.

Действительно, это я туплю, дожил, в законе Ома ошибся .

Ну совершенно с Вами ага!
Много раз, аккуратно просчитанное на бумаге, не совсем стыковалось с натурным макетом. И в ту и в другую сторону.
Это не значит, что считать не нужно. Это значит, что нужно потом еще и моделировать.
Только не на каких-то детских симуляторах, а на суперсовременном, супермощном аналоговом компьютере "Макетная плата".

Вот-вот, ключевая фраза "Это не значит, что считать не нужно." Нужно стремиться к тому, чтобы результат расчета совпадал с результатом моделирования (в первую очередь на "супермощном аналоговом", но и неточными детскими тоже пренебрегать не стоит).