В каком симуляторе можно быстро прикинуть сечение провода от БП к лайтбоксу?

Светодиодный кластер для рекламных подсветок, питание кластера 12 В, количество в лайтбоксе от 500 до 2000 шт, сам лайтбокс на высокой мачте 15-20 метров, блоки питания у основания, мощность до 350 Вт.

Кластер состоит из 2 или 3 диодов и огр. резистора.

Сейчас выхожу из ситуации задавая в мультисиме в 100 раз меньше кластеров и в 100 раз меньшее сечение провода.
Но есть сомнения что мультисим правильно моделирует зависимость прямого напряжения светодиода от тока.

Посоветуйте подходящий симулятор, не могу найти.
Нужно быстро и наглядно, температурный коэффициент меди кабеля можно не учитывать.

1. Симуляторы используют модели конкретных диодов, а не "придумывают" за Вас их.
2. Карандаш, бумага, формулы из электротехники, калькулятор.

Карандаш и калькул. это хорошо.
Я хочу отдать это все монтажникам, чтобы они меня не дергали каждый раз. Объекты и исходные у них всегда разные.
А они далеки от всего этого.

Сделайте им табличку в Excel.

Кстати... даже не подумал. Спасибо так и сделаю.

Как в экселе задать нелинейную характеристику светодиода?

В общем не нашел я как для любых кластеров выразить нелинейность светодиодов и чтобы она подходила для всех случаев и главное, непонятно какие конкретно светодиоды использует производитель при изготовлении конкретного кластера.

Посмотрите, пройдет ли такое упрощение для реализации универсального расчета как приведено на картинке?
Для такого расчета нужно ввести значение резистора (который видно через компаунд) и сделать еще два замера: ток при рабочем напряжении и напряжение отсечки, когда свечение прекращается.

Т.е. тут нелинейность заменена на линейность.

Я не понимаю, зачем это? Что нужно "симулировать", чтобы рассчитать сечение провода по максимальному току?

Ну потому, что ко мне обращаются, значит это актуально.
А актуально потому, что на кабеле при большой мощности напряжение может снизится так, что яркость лайтбоксов не устраивает клиента и гонять вышку чтобы исправить - дорого а конструкция порой не позволяет разместить БП в непосредственной близости к лайтбоксу.
Все расчеты которые есть в нете по поводу подключения светодиодной нагрузки скромно игнорируют факт того, что кластер "тухнет" при определенном напряжении вообще. Т.е. перестает светиться или яркость его недостаточна.
И я нигде не нашел нормального расчета учитывающего падение напряжения на кабеле, как будто кластер - это резистор с постоянной мощностью, сколько на него не подавай, а это не так.

Да и у нас на фирме до меня были косяки в плане "нетосечениевыбраличтоделать???".

А еще часто-густо все монтируется на объекте, т.е. взяли изделие, взяли провод и на месте все подвесили и смонтировали.
А что смонтировали и как оно работает днем не видно - это потом звонит клиент когда он вечером увидит результат во всей красе, как говорится.

Вот поэтому...

Удельное сопротивление материала провода умножить на длину и разделить на сечение - будет сопротивление провода.
Сопротивление провода умножить на ток - будет падение напряжения на проводе.

Вот вот...
А какой ток будет в цепи если нагрузка нелинейная?

Вот ради интереса график мощности (верхний) и падения напряжения (нижний) от мультисима, для кластера из двух светодиодов.
По X отложено сопротивление жил (значения X делить на 100).

350 Вт ±0% / 12 В ±0% = 29,2 А

На кабеле 1 мм² при таком токе потеряется:

29,2 А · 0,02 Ом · 2 · 20 м = 23,4 В

Соответственно, для 15-вольтового БП потребуется кабель с сечением проводов:

23,4 В / (15 В – 12 В) = 7,8 мм²

Если честно я не понял этой математики, поясните.
Да, БП питания все покупаются на 12 В.

тут математики - 4 действия.
У светодиода (и у кластера) есть два рабочих параметра - ток и напряжение. Вы считаете общий ток всех светодиодов, считаете какое падение напряжения допустимо на кабеле (это 12 В- рабочее напряжение кластера) , и по известной длине кабеля выбираете сечение кабеля.

Все правильно.
Необходимо на самом деле вот что, еще раз подчеркну.
На входе:
1. БП 12В
2. Кластерная нагрузка NN Ватт. (при 12 В)
3. Допустимое падение напряжения питания кластера 10-15 %.
4. Расстояние в метрах от БП до нагрузки.

Найти минимальное сечение меди при котором не нарушается 3-е условие.

ps
Ток кластера (и его потребляемая мощность) нелинейно меняется при изменении напряжения питания.

Если Вы про ±0%, то это Вам напоминание про требование производителя кластеров — он их рассчитал и продаёт сугубо под питание 12 В ±0% и никакое другое.


А почему не на 5 В? Некоторые ведь и за грибами с чемоданом ходят. О том и речь, чтобы "в консерватории что-то поменять" — 30 А гонять по 20-метровому кабелю и ещё на что-то там жаловаться.

Это да, но это тогда к дирижеру этого всего.

Как вариант данного парадокса — под данной учётной записью на форум ходят два человека.

Не утрируйте.
Как говорит мой директор - я Вас услышал.

Да кого это должно интересовать? Вы сечение провода должны выбирать из условия максимального тока. То есть, случая, когда ВСЕ светодиоды должны гореть. При этом входное напряжение у Вас фиксировано и известно. Что тут считать?! Пусть мощность меняется как угодно нелинейно, но главное - обеспечить худший случай, а упадёт меньше при уменьшении количества включенных светодиодов - так и хорошо.
Или я чего-то не понимаю?

Задача найти минимальное сечение меди при допустимом падении напряжения.

вам уже 5 раз вашу задачу решили. Вам остается подставить цифирки и составить таблицу. Хотите- я составлю, напишите в подфоруме "предлагаю работу" - я вам таблицу сделаю под любое количество любых светодиодов в любых кластерах с любым током и любым рабочим напряжением, и любым материалом провода от сверхпроводника до алюминия, и при любом напряжении источника питания.. А могу и формулу дать, тогда вы и сами сможете составлять таблицы.

5 раз... Вы шутите.
И кто будет потом ездить на ремонты?
Я правильно понимаю, Вы предлагаете мне посчитать исходя из этого?

Это теория которая к практике имеет лишь частичное отношение.
Другой вопрос. Тут есть рекламщики которые применяют питание больше 12 В при работе с кластерами на 12 В?
Мое мнение - регулировать напряжение сечением провода, применяя блоки питания с завышенным напряжением, сомнительная практика.

Я думаю тему можно на этом закрыть.

Да ну? Когда это закон Ома не имел полного отношения к практике?


Ничего сомнительного нет. В самих светильниках (или в кластерах) зачастую ставят балластные резисторы, а тут у вас балластным резистором будет проводка. Увеличиваем напряжение в соответсвии с формулой ΔV=R*j, R- сопротивление проводки, j- ток. Закон Ома рулит. Всегда.

Хорошо, всегда, но только не с китайской "медью" в них. Оставим БП с напряжением большим 12 В в покое. Тем более непонятно что там будет с перегревом кабеля.

Вы сами пишете
Отлично.
Вот из последнего, запрос монтажника, дословно:
-Какие мне взять провода, у меня кластеров на 350 Вт, длина мачты 18 м, блок питания внизу (12 В).

Будем считать что длина провода также 18 м.
От себя добавлю падение напряжения не должно превышать 10%, т.е. 1,2 В.

Посчитайте минимальное сечение если не тяжело. Провод медный, доступные марки ШВВП 2 х 0,75, ШВВП 2 х 1.5, ШВВП 2 х 2.5 можно складывать впараллель.

ps
Блоков питания других кроме как на 12 В нет и в ближайшее время не будет.
А сроки сдачи объекта никто не отменял.

350 Вт/10,8 В = 32,4 А. 1,2 В/32,4 А = 37 мОм.

Ответ неверный.

Это единственно верный ответ и никакого другого быть не может. Вы же сами сказали, что светодиоды неизвестно каких производителей, следовательно суммарный ток I распределяется между "кластерами" неизвестно как. Поэтому оставляем за скобками Ваши фантазии про нелинейность светодиодов и решаем задачу, которую можно решить - последовательное соединение резистора (провод) с резистором (нагрузка).

Хорошо, в чём проблема? Напряжение на кластере после максимального падения = 12В-1.2В = 10.5В. Ток 350Вт/10.5В = 33.3А. Трудно посчитать сечение провода из меди, на котором при 33.3А и длине 18м упало бы 1.2В? Сейчас мне лень лезть в справочник, но это дело пары минут.

Проблема в том что мощность кластеров уже не будет 350 Вт а какая будет мощность?
А кто его знает, производитель дает только для 12 В.
А вместе с мощностью и сечение можно будет выбрать меньше, возможно и блок питания взять меньше - а это все деньги.

С целью радикального удешевления - вариант поднять сеть 220 вольт поближе к кластерам рассматривали?

Не пойму, что значит "какая будет мощность"? Будет та, которую обеспечите. Если нужно 350Вт - нет проблем. Я же написал, что после падения на проводах останется 10.5В. При токе 33.3А требуемые 350Вт достанутся кластеру. Сопротивление провода 1.2В/33.3А= 36мОм. Погонное сопротивление 36/18=2мОм/метр. Что ещё вызывает вопрос?
А, кажется, понял. Так надо знать последовательное сопротивление, которое производитель ставит в кластеры. Тогда будут достоверные данные для расчёта. То есть, понятие о том, насколько упадёт мощность при питании 10.8В.
П.С. В предыдущем сообщении ошибся. Не 10.5В, а 10.8В.

а может и будет, если в светильниках стоят генераторы тока на нужный ток.
Ответ был дан верный, вы поставили условие - падение 10%, вам дали ответ - провод сопротивлением не более такой-то величины. Если вам нужно чтобы было четко 350 Вт и 12 В на ваших кластерах, дайте 12+1.2 =13,2 с тем проводом, сопротивление вам посчитали, и будет ровно 12 В и ровно 350 Вт.

Там труба диаметром что-то около 0,5 м, кто пролезет?


Мощность останется та, которую заберет кластер при напряжении 10,5 В.


Нет там генераторов, вот типа такого 2-3 диода и резистор/два резистора, БП со стабилизированным напряжением залитый герметиком , т.е. без подстроек.

Проблема в том, что потерпевший не знает, какая мощность будет при напряжении меньше 12 В. Снять нагрузочную характеристику "кластера" он почему-то не хочет, слазить к "лайтбоксу" с мультиметром - тоже. Задача - рассчитать мощность неизвестно какой нагрузки.

Ну, автор же написал, что поднять напряжение нет возможности.


Да, это проблема.

Ну слава небесам, хоть один понял о чем речь! (целый день никто так и не прочитал, кому я писал... непонятно).
ps
Я не потерпевший, от уж мне...
Если Вы глянете на первый пост за сегодня (с рисунком), то нет нужды "лазить" с мультиметром. Можно посчитать все на земле.

Так да, зная текущее сопротивление (сечение), определить снижение мощности по уменьшившемуся току.

Это первое, на что я поглядел. Можно посчитать, если известны номиналы резисторов и характеристики светодиодов. Но ведь они неизвестны?


При таких миллиомных сопротивлениях кабеля контакты и даже паяные соединения будут вносить погрешность. Поэтому, чтобы точно измерить мощность, таки нужно слазить на мачту и измерить напряжение прямо на клеммах "лайтбокса".

Что Вы скажете по поводу упрощения такого расчета с двумя предварительными замерами имеющегося кластера (формулы на рисунке) и легко ложатся в excel, что немаловажно.


Я им предложил со своей стороны для первого изделия отмерить провод, и проверить до монтажа на верхотуре. Но это вряд ли будет сделано.

Извиняюсь, конечно, но зачем куда-то лезть в какую-то трубу? Ваши толстенные низковольтные кабели монтажники разве через гиперпространство тянут, или таки есть канал?

Это была шутка.
Речь может стоять об обслуживании/замене БП, к тому-же он должен по всем нормам находиться внизу в эл. шкафу.

Два замера маловато будет. Меряете ток при напряжении от 10 (например) до 12,5 В в 10 точках и вгоняете в экзел как таблицу, потом составляете на основе таблицы функцию кусочно- линейную, и считаете толщину проводов, задавая нужный вам параметр (например, мощность, или ток), в экзеле есть решатель, такую фигню он в миллисекунды посчитает. Но получите почти то же, что тут вам в уме посчитали.

Думаете что если подойти "линейно" и замерить напряжение отсечки (ток = 0) и вычислить коэффициент наклона прямой, для окончательного результата будет недостаточно точно?

Итого, парадоксы продолжаются, а значит, всё-таки сильно смахивает, что два разных человека сидят под данной учётной записью.

Соответственно, совет первому — раз и навсегда отписаться от этой волынки кабелем 10 мм² на каждые 500 шт., а второму — БП на 15 В, ну или перекоммутацией кластеров на 48 В, т.е. по 4 последовательно.

там нет линейности. ток определяется последовательным сопротивлением (в светодиодных светильниках они практически всегда есть) и сдвинутой на напряжение pn (на сумму напряжений в общем случае- если три по 3.3 В, то сдвиг 9.9 В...) перехода экспонентой светодиода. А поскольку светодиоды могут быть и разными ( с разными напряжениями), то теоретически рассчитать такую кашу себе дороже. Но результат будет больше похож на экспоненту, чем на кривую из двух лучей. И сама экспонента будет ползать от температуры , десятки мВ/К. А что, много разнотипных светильников? Я детей в кружке "Юный техник" дрессирую, они вах делают за один проход (10 мс) из 255 точек, с помощью одного осциллографа.

Да нет в этом никакого практического смысла. Человеку ведь не нужно точное значение мощности само по себе. Тем более, в разную погоду оно может быть разным. Я уверен, что снижение мощности за счёт понижения питания с 12 до 10.8В не позволит существенно снизить сечение подводящих проводов. Так что брать нужно всё равно стандартное, с запасом, то есть исходя именно из 350Вт в конкретном случае.

А я понял так, что нужно. Потому что получить требуемое сопротивление на одном кабеле невозможно - их нужно параллелить. А три или четыре кабеля для него уже существенная разница.

Получится Мюнхгаузен, вытаскивающий себя за волосы из болота. Экономия сечения приведёт к повышению падения на проводах. Повышение падения на проводах - к уменьшению питания кластера и снижению потребляемого им тока. Что, в свою очередь, приведёт к уменьшению падения на проводах и дальнейшему снижению сечения. И так до тех пор, пока при заданном падении в 1.2В кластер уже светить не будет.

Как раз при 10,8 В он еще будет светится. Двух-диодный кластер белых светодиодов перестает светится в районе 6 В.