Varför blir kablar varma? Och några funderingar..

[Amp3000]

Hej!
Har några funderingar som besvärat mig under en tid.
Är ingen expert på el men har lite förståelse...

1.
Vad är det som gör att en kabel blir varm vid stora strömmar? Beror det på att kabeln är underdimensionerad och att kabelns resistans är för hög, och då strömmen är stor blir det värme. Och högre temperatur ger mer motstånd.

Om man tänker på kabeln som ett motstånd i serie med förbrukaren och att i en seriekoppling är strömmen lika stor genom alla förbrukare?

Eller beror värmen på att stora strömmar kräver grova kablar för att det inte ska bli "för trångt" för all ström" och därav värmen?

2. Vid dimensionering av kablar, om man kollar i diagram eller i tabeller för rekomendatiomer anges oftast bara max strömmen. Behöver man inte ta hänsyn till spänningen? Är det bara strömmen som står för värmeutveckling i kablar?

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.

[Biker]

Det är effekten som skall överföras på kabeln , det har inte att göra med Volt och Ampere utan gånger det är lika med Watt.
Du kan överföra ett visst antal Watt på en kabel

[rvl]

Bara strömmen bestämmer hur stor spänning och effekt det blir i kabeln. Spänningen som når fram beror på hur stor den var från början. Spänningen i källan minus den som enligt Ohms lag blir över kabeln. Ju högre spänning desto större effekt kan överföras med samma förlust i kabeln.

[lillahuset]

Tills isoleringen ger sig.

[jesse]

AMP3000: Bästa sättet att tänka är nog som du skriver "man tänker på kabeln som ett motstånd i serie med förbrukaren".

Det är effekten som skall överföras på kabeln , det har inte att göra med Volt och Ampere utan gånger det är lika med Watt.
Du kan överföra ett visst antal Watt på en kabel

Det där var nog inte så korrekt.

Hur överför du effekt?
Överförd effekt har inget att göra med hur varm kabeln blir.

Ett bevis på det är två exempel:
(A) du överför effekten 4600W med spänningen 230V och strömmen 20A.
(B) du överför effekten 100W med spänningen 5V och 20A.

I båda fallen går det 20A genom kabeln, så kabeln blir lika varm i båda fallen.

De faktorer som avgör temperaturhöjningen i kabeln är:

I = Den ström som går genom kablen.
R = Kabelns resistans.
P = Den effekt som utvecklas i kabeln när en viss ström passerar.
P beräknas enligt ohms lag, P = I * R.

Effekten utvecklar värmeenergi i kabeln. Men hur varm den blir beror på hur mycket den kyls av av omgivningen. En isolerad kabel blir därför varmare än en oisolerad. Den värme som försvinner ut i luften kallas värmeförlust. Ju lättare värmen övergår till luften desto kallare blir kabeln (även om samma ström flyter och därmed samma effekt utvecklas). Om kabeln är inbyggd i en vägg och omges med isolering så blir den varmare än om den löpte fritt i luften.
För en viss kabel gäller en viss värmeförlust, som anges i w = °C/W (grader Celsius per watt).

En normal kopparkabel som har arean 1 mm2 har resistansen 0,036 ohm ungefär.
Kör du strömmen 50A genom kabeln så utvecklas effekten P = 50 * 0,036 = 1,8W per meter.
Hur mycket det ökar temperaturen vet vi alltså inte, annat än att det är proportionellt mot strömmen.
Men omkabeln har en värmeförlust på 10°C/W kommer temperaturen stiga 18 grader.

T = T0 + P * w

Kabelarea- och spänningsfallskalkylator

[danei]

En bra förklaring. Men det har smugit in några fel. Resistansen är 0,036 ohm per meter.
Värmeförlusten räknas inte i °C/W utan W/°C

[Biker]

Tills isoleringen ger sig.

Ligger nått i det , det är alltid en fördel att ha lägre motstånd i kablar än förbrukare oxå

[Nerre]

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.

[TomasL]

Är inte resistiviteten för koppar 17,2 nOhmm vid 25°C
Så resistansen för 1m 1mm² koppartråd bör ju bli 0,0172 Ohm, eller har jag fel?

[Amp3000]

Hej!

Så den enda orsaken till att en kabel blir varm när en förbrukare som drar mycket ström är kabelns egna motstånd och inget annat?

En kabel med liten area som låt säga skulle räcka till 10 ampere utan någon större värmeutveckling. Om man nu har 20 ampere så blir kabelns motstånd tillräckligt i förhållande till strömmen för att det ska bli någon värme.

Det jag inte riktigt förstår är varför spänningen inte bidrar till värmen i kablar, då det handlar om effekt?...

Tack för alla svaren

[Nerre]

Strömmen som går genom kabeln ger ett spänningsfall, det är det spänningsfallet multiplicerat med strömmen som ger effekten (se formlerna jag skrev tidigare).

Men kabeln "ser" bara en "svart låda" som driver 10 A genom kabeln, kabeln "ser" inte om det är 12 V 10 A eller 230 V 10 A.

[TomasL]

Jo, spänningen bidrar, eftersom det är spänningsfallet mellan kabelns ändar som multipliceras med strömmen.
Å andra sidan beror spänningsfallet på resistansen och strömmen.
Så i slutändan räcker det med att veta strömmen och resistansen för att beräkna förlusteffekten.
U=RxI
P=UxI
P=RxIxI (Då U=RxI)

[danei]

Det blir värmeutveckling i alla kablar. Det finns inte någon Strömgräns när det börjar bli varmt. Men efter som effekten är beroende av strömmen i kvadrat så stiger ju effekten snabbare ju högre strömmen blir.
Systemspänningen påverkar som sagt inte alls.

[MadModder]

Är inte resistiviteten för koppar 17,2 nOhmm vid 25°C
Så resistansen för 1m 1mm² koppartråd bör ju bli 0,0172 Ohm, eller har jag fel?

Det är korrekt.
Resistiviteten (ρ)för koppar vid 25°C är som sagt 1,72x10^-8 Ωm.

\(R= \frac{\rho L}{A}\)

där man räknar med R i Ω/m, L i meter, och A i kvadratmeter.

\(R= \frac{1,72 \times 10^{-8} \times 1}{1 \times 10^{-6}}=17,2m \Omega /m\)

Jag har sett resisitviteten anges till 18nΩm på olika sidor. Måste vara för en högre temperatur, typ 30-35°C eller så.
Och räknar man då med både fram och återledare blir det totalt 36mΩ/m, men det är ju inte det det är frågan om här, utan bara en enkel ledare.

[edit]
stavning och längd

[Mindmapper]

Hej!

Så den enda orsaken till att en kabel blir varm när en förbrukare som drar mycket ström är kabelns egna motstånd och inget annat?

En kabel med liten area som låt säga skulle räcka till 10 ampere utan någon större värmeutveckling. Om man nu har 20 ampere så blir kabelns motstånd tillräckligt i förhållande till strömmen för att det ska bli någon värme.

Det jag inte riktigt förstår är varför spänningen inte bidrar till värmen i kablar, då det handlar om effekt?...

Tack för alla svaren

Naturligtvis behövs spänningen. Annars vore både ohms lag och effektlagen onödiga.

Om vi säger att din kabel som blev varm med 20A igenom har en resistans på 0,1 ohm. Den blir ju varm för att den har en ström igenom sig. Den får ett spänningsfall på U = I * R = 20 * 0,1 = 2V: Effektutvecklingen i kabeln blir P = U * I = 20 * 2 = 40W. Hur mycket värme det blir beror på förläggningen av kabeln, där t.ex. kylningen eller frånvaro av kylning bestämmer till största del.

Om denna kabel sitter i en anläggning för 12V eller 230V så avsäkrar vi kabeln för låt säga 10A. Kabeln blir lika varm vid 10A om den sitter i en anläggning för 12V, 24V eller 230V. Det är alltså strömmen i kabeln som bestämmer när den börjar bli varm. Vilken systemspänning vi har spelar mindre roll.