¿Más de 10.000 amperios?

¿Es posible tener un cable de 5 metros que tenga un flujo de corriente de 10 000 amperios o más?

Sí, sin embargo, estos generalmente se conocen como "barras colectoras" y no como cables. Son esencialmente barras o varillas de cobre (u otro conductor si se requiere) que transportan la corriente.

Supongo que esto se puede hacer con un transformador reductor y el voltaje podría ser de 2 V o menos.

Usaría un transformador reductor si su fuente de alimentación tuviera un voltaje más alto y una corriente más baja de lo que necesita. Como no ha especificado de dónde obtiene este poder, no podemos recomendar nada.

¿Supongo que la mayoría de estos cables tienen baja resistencia? Entonces ese calor sería considerado.

Sí. Cuanta menor resistencia, mejor. A menudo se usa cobre para esto, pero en algunas instalaciones de energía usan superconductores. Eso es bastante complicado debido al requisito de refrigeración.

Puede usar varias barras colectoras en paralelo para permitir un mayor flujo de aire, lo que reduce la necesidad de más metal para transportar la misma corriente o la necesidad de enfriamiento activo.

10 kA requerirá mucho cobre, incluso más de 5 m, y el cobre es costoso, por lo que querrá equilibrar cuidadosamente el uso del sistema en su conjunto con la cantidad de cobre y refrigeración que pueda necesitar.

Para 10,000A podría ser más "barra" que "cable", este bebé maneja megavatios a 50v:

¿Estás hablando de 10kA constante o un pulso breve? Para un pulso breve, podría salirse con la suya con cables bastante pequeños, siempre que no se vaporicen.

Detente y piensa en esto. 2 V x 10 kA = 20 kW. ¿Estás preparado para obtener tanta energía? ¿Está preparado para lidiar con tanto calor producido por su cable de 5 metros?

En lugar de adivinar o preguntar, haga los cálculos. Quiere una resistencia de 2 V / 10 kA = 200 µΩ. La resistividad del cobre a 20 °C es de 1,68 nΩm. (1.68n Ωm)(5 m)/(200µ Ω) = 42µm ² . Eso sería una sección transversal cuadrada de 6,5 mm de lado, o una redonda de 7,3 mm de diámetro.

Sin embargo, eso fue a 20°C. Verter 20 kW en un trozo de cobre de 5 m de largo y 7,3 mm de diámetro lo calentará rápidamente, por lo que no permanecerá cerca de los 20 °C por mucho tiempo. Esta vez tú haces los cálculos. Calcule el volumen total de cobre, busque la densidad del cobre para obtener la masa de cobre, busque el calor específico y luego calcule qué tan rápido aumentará la temperatura con 20 kW aplicados a esa masa de cobre. Todos estos son cálculos muy sencillos, como los anteriores. Solo necesita buscar las constantes físicas, tal como lo hice arriba.

Agregado

OK, lo busqué en Google por ti. (42 µm ² )(5 m) = 210 µm ³ = 210 (cm) ³ . La densidad del cobre es 8940 kg/m ³ . (8940 kg/m ³ )(210 µm ³) = 1,88 kg. El calor específico del cobre es 386 mJ/g°K. (386 mJ/g°K)(1877 g) = 725 J/°K, o aumento de 1°K(=°C) por cada 725 J agregados al cable. (1°C / 725 J)(20,000 J/s) = 28°C/s tasa de aumento de temperatura. Si comienza a 20 °C, por ejemplo, encienda los 10 kA, luego en 2,9 segundos el cable estará lo suficientemente caliente como para hervir agua. El punto de fusión del cobre es 1083°C. Se necesitarían 38,5 segundos para llegar a ese punto si no se pierde calor. Sin embargo, ese es un tiempo lo suficientemente largo como para perder una cantidad considerable de energía térmica en el aire ambiental, especialmente con algo de aire que se mueve deliberadamente. En cualquier caso, puede ejecutar esto durante unos 20 segundos a la vez sin que suceda nada malo si permite que se enfríe entre ejecuciones.

Si el cobre se dispone como una lámina para obtener más área de superficie para la misma área transversal, entonces podrá perder calor al aire ambiente mucho más rápidamente. Tenga en cuenta que una sección transversal circular es la peor forma para este propósito. En ese caso, todo el cable tiene un área de superficie de 178 in ² , lo que requiere una transferencia de 113 W/in ² para estabilizarse justo en el punto de fusión. Por supuesto, en ese punto la diferencia de temperatura es de 1063°C, por lo que tal vez eso sea plausible con aire forzado. Eso da como resultado una clasificación de disipador de calor de 9.4 ° C / W.

De todos modos, todo esto es solo física básica con constantes que se pueden buscar en Internet. No hay mucha electrónica aquí.

Como dijeron otras respuestas, con una sección transversal lo suficientemente grande puede transportar 10 kA.

Quiero centrarme en otra cosa que creo que podrías estar malinterpretando.

Supongo que esto se puede hacer con un transformador reductor y el voltaje podría ser de 2 V o menos.

Depende de lo que necesite tu carga.

Si su carga necesita 10 kA a 2 V, querrá que la caída de voltaje en la barra colectora sea mucho menor a 2 V, o querrá que el voltaje en el extremo de suministro de la barra colectora sea mayor a 2 V para permitir para caer sobre la barra de bus. Si ingresa 2 V a la barra colectora y la caída de voltaje a través de la barra colectora es de 2 V, como se sugiere en la respuesta de Olin, entonces el voltaje aplicado a la carga sería 0, que probablemente no sea lo que quería. (No es que la respuesta de Olin sea incorrecta, pero creo que estaba interpretando que el voltaje es mucho más alto que 2 V, pero se le permite bajar 2 V en la transmisión)

Pero podría ser más eficiente usar un voltaje más alto y una corriente más baja en la barra colectora, y luego usar su transformador reductor para bajar el voltaje a 2 V justo en la carga.

Por ejemplo, podría enviar 100 A a 200 V a través de la barra colectora, lo que no requeriría una sección transversal tan grande. Luego baje en el extremo de la carga para obtener el voltaje bajo y la corriente alta que desea su carga.

Hay un factor limitante que nadie más ha mencionado: la electromigración. A medida que la densidad de corriente en un conductor aumenta a niveles extremadamente altos, los electrones comienzan a mover los átomos de metal a un ritmo significativo. Debido a que un conductor no es ideal, su área de sección transversal variará ligeramente. Los puntos del conductor con una sección transversal más pequeña tendrán una mayor densidad de corriente, por lo que los átomos de metal tienden a eliminarse de los puntos más delgados y depositarse en los puntos más gruesos. Esto solo hace que los puntos más delgados sean aún más delgados, por lo que el proceso finalmente hace que el conductor falle como un circuito abierto.

Cuando trabajé en circuitos integrados con cableado de aluminio, el valor máximo permitido de densidad de corriente estaba alrededor$10^5$A/cm$^2$. Sí, 100 kA por centímetro cuadrado. Estos niveles ocurrieron con bastante frecuencia. Por supuesto, los conductores estarían extremadamente calientes si no estuvieran incrustados en vidrio (SiO amorfo$_2$), que hace un buen trabajo eliminando el calor. Aparte, la electromigración también podría causar fallas en los circuitos cuando los átomos de metal se acumulan en un extremo de un conductor y la protuberancia rompe las capas aislantes.

Otra cosa a considerar es el campo magnético generado. Si recuerdo mi física de nivel A:

F = BIL

es decir, la fuerza aplicada a un conductor en un campo magnético (Newtons) es igual al producto de la densidad de flujo magnético (Teslas), la corriente (Amperios) y la longitud (metros).

Entonces, en su caso, si compró un imán de altavoz (~ 1T) cerca de, digamos, una sección de 10 cm del conductor, la fuerza resultante sería 1 * 10000 * 0.1 = 1000N, o aproximadamente el peso de una masa de 100 kg. No insignificante.

Otro punto de interés. El proceso de fundición de aluminio es un usuario de corrientes obscenamente grandes. La página de wikipedia del proceso Hall-Héroult menciona 220kA. Se vincula a la página de este fabricante que reclama 350kA.

En máquinas eléctricas grandes, como las que se utilizan para las estaciones generadoras, las corrientes pueden superar los 10 000 A con tensiones de 20 000 V o más. Para estas estaciones especiales, los generadores usaron enfriamiento forzado por medio de gas de hidrógeno desionizado o agua para permitir que los conductores más pequeños tuvieran una corriente permisible más alta sin sobrecalentamiento. Esto es importante porque los conductores más grandes harían imposible el diseño del generador porque el devanado del estator se alejaría demasiado del campo magnético del rotor. Los voltajes más altos crean el mismo problema, es decir, necesita más vueltas en el estator para producir el voltaje más alto. Por lo tanto, los generadores grandes producen corrientes muy altas y deben enfriarse a la fuerza. Los grandes transformadores pueden operar con enfriamiento forzado de la misma manera. Habiendo dicho todo lo demás, corrientes de tiempo prolongado de 10,