värme ur elkabel

[burton666]

Hej jag funderar lite på hur man räknar ut värmeutvecklikgen i en kabel. Om jag tex vill använda en 10m lång kopparledare och mata den med ström så att den får en temperatur på ca 40 grader. Hur går jag tillväga då med uträkningen? Jag antar att jag måste veta den totala mängden koppar till att börja med, stämmer det? Men sedan då?

[Klas-Kenny]

Det du behöver veta är resistiviteten hos koppar, arean på kabeln samt längden på kabeln.
Resistiviteten för koppar vid rumstemp är ungefär 1,72*10^-8.
Då beräknar du resistansen i ledaren med R=pL/A där p är resistiviteten, L är längden och A är arean, samt R är resistansen såklart.

När du fått fram resistansen i din kabel så är det bara till att beräkna effektutvecklingen i kabeln med Ohms lag, P=R*I² där P är effekten, R är resistansen och I är strömmen.

Där emot hur du beräknar hur mycket effekt som krävs för att värma kabeln till en viss temperatur får någon annan fylla i.

[Nerre]

Vet inte om mängden koppar direkt är så intressant, det som inverkar mest är avkylningen.

I kabeln kommer det ju att utveckas en effekt, säg X Watt.

X W ger på en sekund X Ws. Ws=Joule, d.v.s. vi kan väldigt enkelt räkna ut den energi som tillförs kabeln om vi vet strömmen och kabelns resistans.

Så länge den energi som tillförs är mer än den energi som kyls bort så kommer temperaturen att stiga.

Eftersom avkylningen ökar ju mer kabelns temperatur skiljer sig från omgivningen så kan man efter ett tag att nå jämnvikt. Men ska man ha en ström där kabeln stabiliserar sig så kommer det ta väldigt lång tid att värma upp kabeln till den temperaturen.

Värmekablar använder sig ofta av en ledare vars resistans ökar när temperaturen ökar. Det ger en självreglerande funktion.

[YngLi]

Vet man arean, längden, spänningsfallet och strömmen borde man kunna räkna ut temperaturen hos ledaren (om ledaren har samma förutsättningar att kylas mm längs hela sin längd).
Man brukar ofta se att elkablar o s v på byggen smälter ner i snön/ isen, de blir tydligen lite varma om de leder ström har jag sett

Edit, Om man vet ledarens motstånd vid t ex 20 grader och hur motståndet ändras med temperaturen så borde man kunna beräkna ledarens temperatur.

[Nerre]

Du måste veta hur mycket den kyls också.

[YngLi]

Måste man verkligen det?

[Wedge]

YngLi: Dina beräkningar påverkas då inte av ifall kabeln ligger ute i -25 grader eller sänkts i kokande olja.
Omgivningen och dess termiska koppling till kabeln spelar stor roll för temperaturen, precis som Nerre skriver, och måste på ett eller annat sätt ingå i beräkningen.

På kabelvindor finns ofta flera olika maxbelastningar för kabeln angivna: En hög för helt utrullad kabel, och en lägre för hoprullad kabel. De hoprullade varven har mindre avkylningsyta mot omgivningen och kabeln värmer upp sig själv. Samma kabel, samma spänning/ström/effekt och omgivningstemperatur ger olika kabeltemperaturer.

[YngLi]

Förutsättning " Om jag tex vill använda en 10m lång kopparledare och mata den med ström så att den får en temperatur på ca 40 grader."

U/I = R, om man vet U och I så vet man också R. Om man vet R för ledaren vid olika temperaturer och ledaren har samma förutsättningar att kylas bör man kunna beräkna temperaturen hos ledaren oavsett om det är -25 eller att ledaren är nedsänkt i kokande olja.

Edit, tog bort lite onödig text.

[Nerre]

Läs vad jag skrev förut:

1 Ws = 1 Joule. För varje watt effekt tillförs kabeln alltså 1 Joule energi per sekund. Om energi bara tillförs så kommer temperaturen att stiga. Hela tiden. Stabil temperatur uppnås när den energi som tillförs är lika stor som den energi som försvinner.

Vi kan likna det vid en läckande hink. För att veta hur mycket vatten (energi) som behöver flöda in i hinken för att hålla en jämn nivå (temperatur) måste du veta hur mycket den läcker (avkylning).

[YngLi]

Om man kan beräkna ledartemperaturen med hjälp av den ström som flyter igenom ledaren samt den spänning som faller över ledaren så kan man sluta tillföra energi när ledaren har uppnått 40 grader, det har inte stått att läsa att ledaren skall vara självreglerande, inte vad jag har sett i alla fall.

Edit, skrev kabeln, ändrade till ledaren.

[Nerre]

Om du slår av strömmen kommer ledaren att börja svalna.

Och om ledaren är -25 från början kommer det ta längre tid att värma upp den än om den är +35.

[burton666]

Ok jag måste nog erkänna att ni troligen ligger en bra bit över mig kunskapsmässigt. Men det jag hade tänkt med detta är att slippa skotta uppfarten hela tiden.

Jag hade tänkt ungefär så här:

Ta en tunn stor pressening och snirkla ut en massa kabel på ena sidan +tejpa/limma fast den eller liknande.

Fäst något folie-material på andra sidan , typ sådan där prasslig brandfilt.

Förhoppningsvis så går det att få till något liknande som är hyfsat lätt och tåligt.

Sedan antar jag att man kanske behöver jordfelsbrytare eller liknanee ifall kabeln skulle bli skadad. Samt någon form av temperaturreglering.

Sedan inser jag även att det är lite mer runtomkring som behöver tänkas ut, typ att det skulle kunna bli väldigt mycke is runtomkring av allt smältvatten mm.

[tecno]

Varför uppfinna hjulet igen? Det finns ju värmekabel och värmemattor för detta.

[Glenn]

Vi har sånt utanför jobbet, drar tydligen lkopiösa mänger med energi, vilket inte är så förvånande kanske

Vore ju dock ruskigt skönt attha hemma så man slapp skotta infarten hela tiden..

[YngLi]

Wedge, Nerre,

Ni skrev om effektutveckling/ effektbehov, jag tänkte på att kunna mäta ledarens temperatur, det är ju olika saker förstås, var väl jag som fattade fel.
Man kanske kan jämföra ledarens motstånd med ett referensmotstånd som överenstämmer med ledarens motstånd när ledaren har önskad temperatur, sen får man väl begränsa tillförd effekt på något sätt, det kan ju vara svårt att uppnå t ex 40 grader på kort tid om det är -25 ute, kanske inte går alls om det är kallt o s v.