Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Elektronikrelaterade (på komponentnivå) frågor och funderingar.
Mindmapper
Inlägg: 6389
Blev medlem: 31 augusti 2006, 16:42:43
Ort: Jamtland

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av Mindmapper »

arvidb skrev:... med proportionerligt högre strömuttag på lågspänningssidan (Put = Pin - förluster). Så nog kan man säga att transformatorstationerna "omvandlar spänning till ström"?
Det blir nog svårt att få bort U från effektformeln.
Om vi säger att
På sekundär sidan ser det ut så här: Put = 10 kW och märkströmmen 100A
På primär sidan ser det ut så här: Pin = 11kW vid 100kV, förlusten är 1kW

Om strömmen har blivit omvandlad till ström hur ställer vi då upp effektformeln för uteffekten för att räkna ut sekundärspänningen vid ovanstående exempel?

Put = Pin - förluster
Användarvisningsbild
arvidb
Inlägg: 4537
Blev medlem: 8 maj 2004, 12:56:24
Ort: Stockholm

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av arvidb »

Uut = Put/Iut = (Pin-förluster)/Iut?

Alltså, självklart är det inte bokstavligen så att "spänning omvandlas till ström". Energi i form av ström vid en viss spänning omvandlas till energi i form av en annan ström vid en annan spänning (och en del värme). Men (en av) funktionen(/erna) hos en transformator kan väl slarvigt beskrivas som att den "förvandlar spänning till ström", särskilt när vi pratar som en transformatorstation som tar ner högspänning till lågspänning (d.v.s. hela syftet med den är att göra det möjligt att distribuera el med hanterbart "låg" ström och samtidigt ge konsumenten lågspänning)?

Man måste vara väldigt ... "bokstavstrogen" för att klaga på det, eller? ;)
Pedalosaurus
Inlägg: 455
Blev medlem: 29 april 2016, 21:44:12

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av Pedalosaurus »

Energiprincipen:

”Energin lyder under den så kallade energiprincipen. Enligt denna fysiska lag kan energi varken skapas (produceras) eller förintas; den kan bara OMVANDLAS”

På primärsidan i en transformator rör sig en ström som inte har galvanisk kontakt med sekundärsidan. I sekundärsidans spole OMVANDLAS ett växlande magnetfält till en ström vars egenskaper bestäms av spolens lindning (antal varv).

Detta vet ju nästan alla på detta forum. Jag tänkte att förklaringen kunde hjälpa TS att få en bild som var lätt att förstå. Jag har själv alltid uppskattat att få saker förklarade för mig på det här sättet.

Mindmapper:

Det är ju samma formel på båda sidorna. Om man ska få 100A på sekundärsidan så får man skicka in 110mA på primärsidan.
Spänningen på sekundärsidan blir ju 100V. Vi har gjort en del av spänningen till ström :)
Mindmapper
Inlägg: 6389
Blev medlem: 31 augusti 2006, 16:42:43
Ort: Jamtland

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av Mindmapper »

Om det nu inte är så att du gjort om strömmen på primärsidan till en ström på sekundärsidan förstås! :)
Pedalosaurus
Inlägg: 455
Blev medlem: 29 april 2016, 21:44:12

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av Pedalosaurus »

Ja så kan det ju bli :)
Amp3000
Inlägg: 7
Blev medlem: 14 oktober 2017, 19:09:37

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av Amp3000 »

Är det "säkrare" (mindre risk) om man har en krets med låt säga 2 volt jämfört med en krets med 20 volt. För att få mycket värme i en kabel?

Då spänningsfallet i kabeln *strömmen=effekten i kabeln

I kretsen med 2 volt krävs det inte mycket motstånd för att få ett stort spänningsfall i förhållande till den tillgängliga spänningen? fast allt har man dimensionerat för 2 volt så blir väl risken lika stor...


Om man tänker på värmeutvecklingen rent fysiskt och varför strömmen är det intressanta vid dimensionering och inte spänningen. Är det helt enkelt för att mer ström=fler elektroner vilket ger mer värme.

Har haft svårt att greppa varför bara strömmen är det intressanta vid dimensionering, men indirekt är spänningen intressant då det måste bli ett spänningsfall för att det ska bli någon värme...

Tack för alla svar. Som sagt detta är bara funderingar som besvärat mig vid brist på aktivitet... Funderar på saker som jag inte begriper...
danei
EF Sponsor
Inlägg: 26335
Blev medlem: 2 juni 2003, 14:21:34
Ort: Östergötland
Kontakt:

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av danei »

Spänningen är av intresse. Men det är spänningen mellan ändarna på ledaren som är av intresse. Spänningen mellan ledaren och jord, eller något annat är utan intresse.
Användarvisningsbild
MadModder
Co Admin
Inlägg: 29905
Blev medlem: 6 september 2003, 13:32:07
Ort: MadLand (Enköping)
Kontakt:

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av MadModder »

Det är inte mindre risk för varm kabel med lägre spänning. Tvärtom. Ska din krets utföra samma jobb med lägre spänning krävs en högre ström och kabeln blir varmare.
Spänningsfallet i kabeln har ingenting att göra med vilken spänning du matar kretsen med. Kabeln "ser" endast skillnaden mellan sin ena och andra ände, och bryr sig inte det minsta hur långt det är till jord. Eller vad som helst som händer utanför kabeln själv. Du kan mata in en miljon Volt. Utvecklar din krets 1W och du lyckas driva den på 1MV, så blir strömmen så liten att du i princip kan räkna med noll Ampere och noll Volt, och kabeln blir knappast varm av det även om du använder en enda koppartråd tunnare än en sytråd.
Användarvisningsbild
rysshack.se
EF Sponsor
Inlägg: 1151
Blev medlem: 11 februari 2009, 21:11:28
Ort: Stockholm

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av rysshack.se »

Amp3000 skrev:
3. I en krets med en spole så blir strömmen fasförskjuten +90 grader i förhållande till spänningen.

Om man har exempelvis en högtalare, och om man lyckades på något sätt ta bort fasförskjutningen skulle det ge mer effekt, om spänningen och strömmen var i fas? Eller blir det ingen skillnad då det är under samma tid och därav samma effekt bara att strömmeb är förskjuten

Som sagt detta är bara funderingar från någon som funderar för mycket med dåliga kunskaper...

Tack på förhand. :humm:
Faskompensering används regelbundet, bla på induktiva laster som elmotorer.

https://sv.wikipedia.org/wiki/Faskompensering
Amp3000
Inlägg: 7
Blev medlem: 14 oktober 2017, 19:09:37

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av Amp3000 »

Förstår nästan men ändå inte....
Spänningen bidrar inte till värmen bara strömmen.
Men för att få värme i kabel behövs det motstånd i kabeln och då blir det ett spänningsfall...
Spänningsfallet (i kabeln)* strömmen = effekten i kabeln...

Men ändå är det strömmen som avgör hur mycket värme det blir i kabeln.
Effekt är ju spänning*strömmen..

Är nog där jag fastnar, då i min tankevurpa är spänningen också avgörande för värmeutvecklingen, vilket den inte är...
Kabeln är ju som ett motstånd i serie med förbrukaren. Spänningen är bara den potentiella skillnaden... Strömmen är mängden elektroner..

Om det är 10 amper i en 230 krets eller i en 12 volt krets så blir kabeln lika varm om det är samma motstånd i kabeln? Men ett lägre spänningsfall i 230 kretsen (sett till att det är högre spänning, procentuellt) ger samma mängd värme?

Någonstans tänker jag fel... vid dimensionering av kabelarea är det endast strömmen som är det intressanta i tabeller och diagram . Men ändå tycker jag spänningsfallet verkar vara av intresse då effekt är spänningsfallet*strömmen.
Men indirekt får man ju reda på spänningsfallet om man vet kabelns resistans och strömmen i kretsen..
Tack ska ni ha för alla svar, uppskattar verkligen er hjälp :)
Nerre
Inlägg: 26655
Blev medlem: 19 maj 2008, 07:51:04
Ort: Upplands väsby

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av Nerre »

Problemet verkar vara att du inte förstår att det finns flera olika spänningar i kretsen.

Det finns matningsspänning (i mitt exempel 12 V), spänningen över lasten (i mitt exempel 10 V), spänningsfallet över respektive ledare (i mitt exempel 1 V).

Värmen (effektutvecklingen) i ledningen bestäms av dess resistans och strömmen genom den. Spänningsfallet över ledningen skapas av strömmen. Det är inte 1 V som ger 1 A genom ledningen, det är 1 A genom ledningen som ger 1 V spänningsfall.

Strömmen genom ledningen beror på matningsspänningen (12 V), lasten (10 ohm) och ledningsresistansen (2x1 ohm). 12 V över 12 ohm ger 1 A.

Om ledningen i exemplet bara var på 0,5 ohm skulle strömmen bli 12/11 A (d.v.s. 1,09 A).

Det stämmer att spänningsfallet ibland måste beaktas, men bara vid höga ledningsresistanser och hög strömmar.
Du har inte behörighet att öppna de filer som bifogats till detta inlägg.
Mr Andersson
Inlägg: 1394
Blev medlem: 29 januari 2011, 21:06:30
Ort: Lapplandet

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av Mr Andersson »

Effektförlusten i kabeln är P=U*I.
Spänningen över kabeln (det som kallas spänningsfall) är U=R*I.
Så långt verkar du ha förstått allt.

U är en biprodukt av R*I. Du kan reglera U genom att ändra I, men du kan inte styra U och I individuellt.
R är ett "fast" värde. Resistansen är temperaturberoende men det bortser vi ifrån för att förenkla lite, poängen är att du kan inte aktivt reglera R.
I är helt inom din kontroll. Det är den enda storhet du kan reglera själv.

Så visst, spänningen över kabeln har betydelse för effektutvecklingen, men då den är en biprodukt av strömmen säger man att det bara är strömmen som avgör värmeutvecklingen.
Pedalosaurus
Inlägg: 455
Blev medlem: 29 april 2016, 21:44:12

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av Pedalosaurus »

Tänk spänning=hur hårt elektronerna knuffas. Ström=hur många elektroner knuffas. I en ledning som är tunn och där man försöker skicka mycket ström blir det trångt. Hög trängsel=stor friktion=värme uppstår. Värme uppstår=resistansen ökar.
Så ska man skicka mycket ström måste man ta till grövre kabel.
Men mängden ström som går i en ledning bestäms ju av det som förbrukar strömmen, tex en förstärkare. Men förstärkaren tar bara den ström den behöver. Det där med resistans i ledningen kan du egentligen bortse ifrån, den är normalt mycket låg.
Och en kabel som är rätt dimensionerad ska inte utveckla värme i någon väsentlig utsträckning.
Jag tycker du ska gå till biblioteket och försök hitta någon bok om ellära. Det finns en del som förklarar det här väldigt bra.
Användarvisningsbild
jesse
Inlägg: 9233
Blev medlem: 10 september 2007, 12:03:55
Ort: Alingsås

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av jesse »

Nerre skrev:
jesse skrev: P beräknas enligt ohms lag, P = I * R.
Där blev det inte riktigt rätt va?

P = U * I

Och U = I * R

Så P blir I^2 * R, d.v.s. effekten är proportionell mot kvadraten på strömmen. Dubbelt så hög ström ger 4 gånger högre förlusteffekt.
Men jag hade nästan rätt i alla fall. :mrgreen:

Tror jag var ganska trött när jag skrev det....
Mindmapper
Inlägg: 6389
Blev medlem: 31 augusti 2006, 16:42:43
Ort: Jamtland

Re: Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

Inlägg av Mindmapper »

Amp3000 skrev:Förstår nästan men ändå inte....
Spänningen bidrar inte till värmen bara strömmen.
Men för att få värme i kabel behövs det motstånd i kabeln och då blir det ett spänningsfall...
Spänningsfallet (i kabeln)* strömmen = effekten i kabeln...


Men ändå är det strömmen som avgör hur mycket värme det blir i kabeln.
Effekt är ju spänning*strömmen..

Är nog där jag fastnar, då i min tankevurpa är spänningen också avgörande för värmeutvecklingen, vilket den inte är...
Kabeln är ju som ett motstånd i serie med förbrukaren. Spänningen är bara den potentiella skillnaden... Strömmen är mängden elektroner..

Om det är 10 amper i en 230 krets eller i en 12 volt krets så blir kabeln lika varm om det är samma motstånd i kabeln? Men ett lägre spänningsfall i 230 kretsen (sett till att det är högre spänning, procentuellt) ger samma mängd värme?

Någonstans tänker jag fel... vid dimensionering av kabelarea är det endast strömmen som är det intressanta i tabeller och diagram . Men ändå tycker jag spänningsfallet verkar vara av intresse då effekt är spänningsfallet*strömmen.
Men indirekt får man ju reda på spänningsfallet om man vet kabelns resistans och strömmen i kretsen..
Tack ska ni ha för alla svar, uppskattar verkligen er hjälp :)
Oavsett vilken spänning du driver strömmen med (tänk matningsspänning 5V, 12V, 24V 230V, 40kV) är det strömmen som bestämmer uppvärmningen i kabeln.
Amp3000 skrev:3. I en krets med en spole så blir strömmen fasförskjuten +90 grader i förhållande till spänningen.

Om man har exempelvis en högtalare, och om man lyckades på något sätt ta bort fasförskjutningen skulle det ge mer effekt, om spänningen och strömmen var i fas? Eller blir det ingen skillnad då det är under samma tid och därav samma effekt bara att strömmeb är förskjuten

Som sagt detta är bara funderingar från någon som funderar för mycket med dåliga kunskaper...

Tack på förhand. :humm:
I denna frågeställning kommer du till ett speciellt problem. När spänningen är noll, har du en ström. Eftersom denna ström är fasförskjuten 90 grader i förhållande till spänningen kommer vi att få effekt att utvecklas i kabeln utan att spänning som driver fram strömmen finns. Effekten i kabeln kan uppstå tack vare att resistansen i kabeln är resistiv. Då kan effekt bildas av I och R.

Betraktar vi ledningen under det tillfälle när spänning finns men strömmen är noll i kretsen uppstår naturligtvis ingen effektutveckling i kabeln. Strömmen är alltså helt oersättlig när det gäller att få värmeutveckling i kablar. I specialfallet med reaktiva belastningar kan vi få värmeutveckling även när spänningen som driver fram strömmen är noll.

Tillbaka till högtalaren. Du kan ta bort fasförskjutningen i högtalaren genom att göra högtalaren resistiv. Men det vill man väl ändå inte. Resistanser skapar inte magnetfält lika effektivt som spolar, därför så får vi nog avstå det mesta av ljudet också.

Fasförskjutningen i kabeln kan du få bort genom att sätta en kondensator parallellt med högtalaren. Kondensatorn måste då hela tiden ta lika stor reaktiv ström som högtalaren. Däri ligger problemet. Om syftet ska vara att ta bort värmeutvecklingen i kabeln är det mycket billigare och enklare att göra kabeln grövre.

Edit. Din fundering gällde att få mer effekt till högtalaren genom att få strömmax och spänningsmax i högtalaren att sammanfalla. Detta löser man bara genom att göra högtalaren resistiv. Bra effekt men lite ljud. Lite som man tittar på högtalare när man köper. Många tittar mer på effekt (värmeutveckling) än på verkningsgrad i högtalaren som är ett bättre mått på hur stort ljudtrycket kan bli.
Skriv svar