Digamos que tengo una fuente de alimentación monofásica de 100 V y 10 amperios en mi toma de corriente. Si tuviera que conectar un elemento de muy baja resistencia (digamos 0,1 ohmios), utilizando la ley de Ohm, podría decir que la resistencia consume V/R = 100/0,1 = 1000 amperios. Esto es lo que algunas personas a mi alrededor dicen que sucede. Sin embargo, creo que la corriente está limitada a 10 amperios y no puede superar eso, de lo contrario viola la ley de conservación de la energía de la siguiente manera.
La fuente de alimentación eléctrica es de 100 V × 10 amperios = 1000 W. Si la resistencia absorbiera una corriente de 1000 amperios, el calor disipado sería I^2×R = 1000^2×0,1 = 100000 W = 100 kW, que es no del todo posible. Entonces, la corriente real consumida debe ser de 10 amperios, y el calor disipado por la resistencia es 10^2×0.1 = 10 W. Por lo tanto, la resistencia en realidad está disipando solo una fracción de la energía disponible.
Cualquier explicación o aclaración será apreciada.
¡Esta es una buena oportunidad para experimentar un poco!
Elijo un tomacorriente doble en mi casa, coloco las sondas de mi multímetro en uno de los enchufes y enchufo un hervidor eléctrico de 2200 W en el otro.
Hervidor apagado: 232,3 V CA RMS
Hervidor encendido: 227,4 V CA RMS
El elemento calefactor de la tetera es una resistencia, de unos 24 ohmios.
La impedancia de la red y el elemento calefactor forman un divisor de voltaje , por lo que puedo calcular la "impedancia de salida" de esta toma principal. El voltaje cayó 4,9 V para una corriente de aproximadamente 9,6 amperios, por lo que esta toma de corriente tiene una impedancia de aproximadamente 0,5 ohmios. Eso es una aproximación, pero es lo suficientemente bueno.
En este caso, la potencia utilizada por el hervidor es RI^2 = 2211W (con R=24 ohmios). El uso de la misma fórmula con R = 0,5 ohmios da un límite superior de 46 W para la potencia perdida en la red eléctrica. Las pérdidas reales serán menores, ya que la impedancia que medí en mi enchufe eléctrico no es puramente resistiva, tiene un componente inductivo, pero una simple medición con un multímetro no distinguirá entre impedancia resistiva e inductiva.
Fingiré que la impedancia de la fuente es de 0,5 ohmios de resistencia a partir de ahora y me olvidaré de la inductancia.
Si se conectó una impedancia muy baja al enchufe, como los 0,1 ohmios en su pregunta, aún estaría en serie con la impedancia de la fuente de 0,5 ohmios, por lo que como máximo consumiría 230/0,6 = 383 amperios.
Dado que se trata de un divisor de tensión con una impedancia de fuente de 0,5 ohmios en la parte superior y 0,1 ohmios en la parte inferior, habría 230*0,1/(0,1+0,5) = 38,3 V en la resistencia de 0,1 ohmios (que disipa 14,7 kW) y el resto de el voltaje de hasta 230 V se explicaría por las pérdidas en la red eléctrica.
(230V-38,3V) * 383A = Se perderían 73,5 kW en la red eléctrica.
Entonces, la respuesta a su pregunta es: olvidó tener en cuenta la caída de voltaje causada por la corriente en los cables, por lo que obtuvo la corriente incorrecta.
Sin embargo, la resistencia de 0,1 ohmios seguirá disipando una ENORME cantidad de energía, y los cables también lo harán.
Lo que determina el límite de corriente legal para los enchufes eléctricos es la clasificación de temperatura máxima del aislamiento. Considere un cable de 1,5 mm2 (alrededor de 15-16 AWG). En Francia, estos están clasificados para 16 A cuando se usan con un disyuntor preciso, 10 A cuando se usan con fusibles. Dicho cable puede transportar mucha más corriente si se enfría con aire, por ejemplo, con un ventilador. Pero dentro de una pared, rodeada de aislamiento térmico, el calor no tiene adónde ir y el aislamiento de PVC se derrite a una temperatura bastante baja. Entonces, las clasificaciones son bastante conservadoras... pero los cables tienen algo de masa térmica, por lo que una gran sobrecorriente que dure un par de decenas de milisegundos no derretirá las cosas, al menos no demasiado. Sin embargo, podría soldar por puntos los interruptores en un estado permanentemente cerrado y otros efectos secundarios.
Lo que determina el límite de corriente real es la impedancia de la fuente, la resistencia del cable, la impedancia de salida del transformador en la calle, etc. Cuando use baterías, considere también su impedancia interna.
Para pérdidas mínimas, desea que la impedancia de esta fuente sea baja, por lo que el límite de corriente real será mucho más alto que la clasificación legal y segura. En este caso, 380 amperios es aproximadamente 24 veces la especificación de corriente de disparo para un interruptor de 16 A y, según su hoja de datos, a esta corriente, cortará la energía en aproximadamente 8 milisegundos. Eso es bastante rápido, pero lo suficiente como para vaporizar la punta de un destornillador. También hace una buena explosión. Utilice gafas de seguridad cuando trabaje con tensión de red.
Por lo tanto, a menos que use una fuente de alimentación de banco u otra fuente de alimentación que esté diseñada para limitar la corriente de manera segura cuando sea necesario sin desperdiciar energía cuando no sea así, la necesidad de eficiencia (cables de baja resistencia) dicta que el límite de corriente real siempre es mucho más alto que el "límite" de corriente segura . El primero es impuesto por la física (es decir, cualquier cosa que explote o se derrita primero abre el circuito) y el segundo es impuesto por disyuntores, fusibles y otros dispositivos de seguridad.
Pongamos que tengo una fuente de alimentación monofásica a 100 V y 10 amperios.
No sabemos por su descripción qué sucederá si excede los 10 A. Si tiene fusibles o está equipado con un disyuntor, explotará o se disparará en algún momento y corriente. (Consulte las hojas de datos para obtener más detalles). Si tiene un regulador limitador de corriente, la corriente se limitará a 10 A al disminuir el voltaje de salida.
Si tuviera que conectar un elemento de muy baja resistencia (digamos 0,1 amperios) [creo que te refieres a ohmios], usando la ley de Ohm, podría decir que la resistencia consume V/R = 100/0,1 = 1000 amperios.
Su cálculo es correcto.
Esto es lo que algunas personas a mi alrededor dicen que sucede. Sin embargo, creo que la corriente está limitada a 10 amperios y no puede superar eso, de lo contrario viola la ley de conservación de la energía de la siguiente manera...
Si la energía proviene directamente de la red nacional, la corriente está limitada solo por la resistencia de todo el cableado de los diversos generadores a la carga. Dado que es un circuito de 10 A, es poco probable que esté cableado con un cable de gran calibre, por lo que habrá cierta resistencia en serie, digamos 1 Ω. Eso en sí mismo limitaría la corriente máxima a 100 A.
Si la energía proviene, por ejemplo, de un banco de baterías de 100 V, también tendrá cierta resistencia interna, pero puede ser bastante baja y pueden fluir corrientes muy grandes y descargar cantidades de energía aterradoras y peligrosas.
Comentarios:
Tenía la impresión de que la energía suministrada desde una red viene con una clasificación de voltaje y corriente. Entonces, estaba diciendo si la electricidad suministrada a mi toma de corriente es de 100 V y 10 amperios.
El límite de corriente está determinado por el diseño y las normas locales. Los siguientes son algunos de los factores:
Todos ellos determinan la calificación. El fusible o el disyuntor se agregan para garantizar que no se exceda la especificación de diseño, pero tardan un tiempo en dispararse. Mientras tanto, pueden fluir corrientes relativamente grandes.
¿La corriente máxima que puede consumir una resistencia está limitada por la corriente máxima disponible (clasificación de corriente) en la fuente de alimentación?
La clasificación actual de la mayoría de las fuentes de alimentación no es una promesa de no entregar más que esa cantidad de corriente. Es un requisito para el usuario no intentar sacar más corriente.
Dependiendo del diseño de la fuente de alimentación, cuando consume más corriente que la clasificación, el comportamiento podría ser
Trabaje normalmente, entregando más de la corriente nominal (esto solo sucedería para una pequeña carga de sobrecorriente)
Sople un fusible o dispare un interruptor
Sobrecalentamiento y reducción de la vida útil
Fallar de alguna otra manera, dañando permanentemente la fuente
Sobrecalentarse y prenderse fuego, arriesgando la vida y la propiedad a su alrededor
Reduzca drásticamente el voltaje y la corriente de salida. Para obtener este comportamiento, compre una fuente con un circuito plegable .
Reduzca el voltaje de salida para mantener la corriente de salida en el límite especificado. Esto es lo que su pregunta implica que es el comportamiento normal, pero en realidad es muy poco común. Si necesita este comportamiento, deberá encontrar una fuente que lo ofrezca específicamente como una característica, que podría llamarse limitación actual .
Si la resistencia diera una corriente de 1000 amperios, el calor disipado sería I^2×R = 1000^2×0.1 = 100000 W = 100 kW, lo cual no es del todo posible.
Por qué no. Simplemente haga que su resistencia sea muy grande, y debería poder disipar 100 kW fácilmente. Si es necesario, puede utilizar refrigeración por aire forzado, agua o aceite. Pero no hay una razón teórica por la que no se pueda hacer que una resistencia disipe 100 kW.
Transistor
seno nominal
Hilmar