Calcular el aumento de temperatura en un alambre debido a la corriente

Un cable aislado, si paso una corriente a un voltaje dado, ¿cuál será el aumento de temperatura?

A continuación se muestra lo que creo que entiendo hasta ahora ...

Supongo que el cable aislado es un conductor único de 5 m de largo en aire libre a 20 °C, sin refrigeración activa. Un cable trenzado típico de 20 AWG es de 0,62 mm 2 CSA y tiene una resistencia de 32,4 Ω/km.

Un dispositivo consume 10 amperios constantes a 12 V a través del cable.
Habría una caída de voltaje sobre el cable de 5 m.

10 A x (5 mx 0,0324) = 1,62 V

La potencia total que pasa por el cable es P = IV 120 W y la potencia perdida en el cable es 1,62 VX 10 A = 16,2 W

Esta 'pérdida' de energía intentará calentar el cable. El efecto de enfriamiento natural alrededor del cable tenderá a enfriar el cable hacia el ambiente.
La diferencia entre estos dos factores debería resultar en el aumento de temperatura del cable.

Pero, ¿cómo calcularía el aumento de temperatura en grados C? Soy consciente de que el aislamiento tiene un límite operativo superior absoluto de 105 °C.
Aprecio que el aislamiento tendrá un gran efecto en esto, ¿existen valores aproximados para el PVC u otras formas de estimar este valor?

Esto no se puede calcular sin las especificaciones del cable de aislamiento. Pero hará calor.
Calcular/simular es difícil. Buscarlo es más fácil. La clasificación de aislamiento es algo que puede especificar: he visto valores tan bajos como 60 °C y tan altos como 200 °C o más. Hace una gran diferencia si tiene cables agrupados o no, la altitud y otros factores.
Ball park = usar una tabla actual. De lo contrario, esta es una pregunta para Physics SE y repasa tu cálculo, específicamente ecuaciones diferenciales porque esa es la ecuación que necesitarás resolver ala en.wikipedia.org/wiki/Heat_equation
Recuerdo haber visto hace años en alguna parte una vista previa de un libro sobre cables y demás, y una página (y las siguientes) tenía un análisis matemático detallado de la temperatura en un conductor. Involucró fórmulas matemáticas pesadas, muy impresionantes, solo para tener algo como: "esta es la teoría, en la práctica puede variar dependiendo de...", al final. Supongo que eso hace la conclusión. O eso o FEMM & co.
También debe considerar la pérdida de calor a través de las conexiones en cada extremo del cable. Aunque el área de estos es mucho más pequeña que la superficie aislada del cable, es probable que la conductancia térmica sea mucho, mucho mayor.
Tuve una pregunta similar, y la publiqué aquí , etiqueté intercambio de calor y material, y recibí una respuesta muy positiva. Pruebe " Ingeniería, Beta ".
Gracias chicos, soy consciente de que hay muchos factores y reducciones de potencia, métodos de pérdida de calor, etc., pero esperaba limitarme a los factores más importantes. Estoy enviando un correo electrónico a los proveedores, Rayfast es bueno y proporciona tablas de temperatura / corriente, otros fabricantes no parecen tener los datos a mano. Como tal, comparar valores 'nominales' entre sí es difícil y los técnicos y los vendedores no parecen saber cómo derivaron sus propios valores nominales. Esto es parte de una inmersión más profunda en los tipos de cables que usamos. Hasta ahora, parece que he encontrado que el siguiente paso es una inmersión significativamente más profunda... razón por la cual pocos parecen hacerlo. :(

Respuestas (1)

Calcular el aumento de temperatura de un cable es difícil (mucho más fácil/menos tiempo para verificar experimentalmente) ¿por qué? Porque necesita saber la conductividad térmica de ese tipo específico de PVC y también cuánto calentamiento por unidad de área.

Cuando los cálculos se vuelven difíciles, los ingenieros generalmente intentan 'limitar el problema' con límites. Una mejor pregunta sería "¿puedo pasar 10A a través del cable?".

Un gráfico como este (u otros gráficos de ampacidad) podría ayudar a mostrar la corriente máxima que puede manejar el cable. Sin embargo, no muestran sus referencias. El gráfico que tengo muestra 14A. Lo mejor que puede hacer es consultar la hoja de datos o ponerse en contacto con el fabricante para obtener esta información.

ingrese la descripción de la imagen aquí
Fuente: https://www.multicable.com/resources/reference-data/current-carrying-capacity-of-copper-conductors/

Gracias Voltage Spike, estoy de acuerdo, es posible que haya estado tratando de encontrar una ecuación fácil para una pregunta más compleja. Estoy hablando de la especificación con un par de proveedores, tratando de encontrar el ingeniero de soporte con el conocimiento está resultando complicado. Estoy de acuerdo en que algunas pruebas de banco con una carga de CC pueden ser un tiempo bien invertido. El enlace Mutlicable fue muy útil, gracias.
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