Necesito ayuda en los cálculos de temperatura del cable

Estoy tratando de calcular qué tan caliente se pondrá un cable de 28 AWG de 0,6 m de largo que lleva una carga de 12 V CC, 0,2 A.

Entiendo que hay otros factores como la tasa de enfriamiento ambiental, la resistencia térmica entre el aire y el cable, etc. Los valores de ampacidad no son realmente relevantes para mi escenario ya que el cable está en contacto con el cuerpo humano. Por lo tanto, me preocupa más si el usuario puede detectar el cambio en la temperatura del cable.

Tampoco tengo los recursos ni el aparato adecuado para realizar una prueba de medición precisa.

Un alambre de 28 AWG con núcleo de aluminio tiene una resistencia de 0.32716 Ω/m. Disipación de potencia:

PAG = I 2 R
PAG = 0.2 A 2 × 0.32716 Ω × 0.6 metro
PAG = 7.851 metro W

Encontré esta ecuación aquí , aunque solo está destinada a la pérdida de calor por radiación

q ˙ 12 = ϵ A ( σ T 1 4 − σ T 2 4 )

Con base en lo anterior, obtuve un valor de 309 k lo que significa que el aumento de temperatura es de aproximadamente 4 ° C de una temperatura ambiente de 305 k .

¿Es esta una referencia precisa?

Básicamente, quiero saber si un cable de 28 AWG permanecerá frío durante el funcionamiento o si necesito seleccionar un cable de menor calibre.

Estará bien en lo que respecta al calor. ¿De dónde vienen los 12V? Asegúrese de considerar si hay alguna condición de falla que pueda causar que el cable de 12 V se energice a un voltaje mucho más alto (por ejemplo, si es una fuente de alimentación). Si es una batería, mucho mejor. Pero si se trata de una fuente de alimentación enchufada a la pared, debe pensar en la seguridad con mucho cuidado.
@mkeith La fuente es una batería de litio potenciada de 12 V
Simplemente coloque un fusible en línea con el cable en algún lugar para asegurarse de que la corriente se mantenga dentro de los límites. Si cree que 200 mA es la corriente normal máxima, tal vez un fusible de 1 A sea apropiado, pero debe resolverlo usted mismo.

Respuestas (3)

La radiación es un componente insignificante de la pérdida de calor para un cable cercano a la temperatura ambiente en el aire. Se convierte en un factor para los cables largos en el vacío y las altas diferencias de temperatura, pero ese no es el caso aquí. La convección es la principal fuente de pérdida de calor para un cable largo en aire quieto (o en movimiento).

Si está en contacto con la piel, la conducción será un factor importante. En el aire, la convección es el factor principal. Los cálculos de convección implican dinámica de fluidos, por lo que no son tan sencillos como cabría esperar. Pero para obtener una estimación aproximada, considere este gráfico de este sitio web:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Muy aproximadamente, el aumento de temperatura en el aire quieto es de aproximadamente 3,3 × I 2 , por lo que para una corriente de 200 mA en un cable AWG 28, podría esperar un aumento de aproximadamente 0,15 K. Si está en contacto con una 'bolsa compuesta principalmente de agua', la conducción a la piel (y por lo tanto la temperatura de la piel) tendrá un gran efecto.

¿Puede aclarar qué quiso decir con gran efecto? ¿No se considera insignificante un aumento de temperatura de 0,15 K?
Si es 0.07K, es un efecto grande (la mitad) y a una base de temperatura diferente, al menos suponiendo que la carne esté viva. En cualquier caso, incluso la grasa es mucho más conductora térmicamente que el aire inmóvil.
@ Wb16 "grasa" puede ser cualquier cosa que contenga entre un 7 % y un 47 % de agua, y los adipocitos pueden ser pequeños o grandes. Incluso los experimentos de la NASA sobre la seguridad de los astronautas realizados en esta década no entran en este nivel de detalle. ¿Qué es exactamente lo que estás tratando de hacer?

No se detectarán 7 milivatios repartidos en 60 centímetros.

El calor se descargará en el pecho y se enfriará con la sangre.

La luz del sol es de 1.000 vatios por metro cuadrado, o 1.000 vatios por 10.000 cm cuadrados. Detectamos fácilmente la luz del sol, que es de 0,1 vatios por cm cuadrado.

Su densidad de calor es de 0,1 milivatios por cm de longitud o alrededor de 0,1 mW por 1 cm * 0,2 cm (suponiendo que el aislamiento distribuye el calor) o alrededor de 0,5 mW por cm cuadrado.

Por lo tanto, su flujo de calor hacia la piel, a través del aislamiento del cable, es 200 veces más pequeño que el flujo del sol.

¿A qué te refieres con un cable? ¿Es un cable eléctrico, con un aislamiento?

Como ya ha dicho, la temperatura dependerá del entorno (incluido el flujo de aire), la superficie del cable y el aislamiento. Además, también dependerá de factores biológicos como el flujo sanguíneo, el estado de los electrolitos, la transpiración, etc.

Para experimentos biológicos, tenga en cuenta que la percepción del dolor humano para los conductores de aluminio está justo por encima de 42C en el pecho (más sensible) para una persona sana. La percepción del dolor se mide en la interfase epidermis/dermis. Asegúrese de que su sujeto no sea hipersensible al dolor, por ejemplo, debido a un estado hormonal alterado, o podría terminar en una situación de emergencia.

Como puede ver, no hay una respuesta simple, especialmente en los límites extremos de precisión en los que está calculando. (Además, su referencia no es la temperatura ambiente a 305 K, será la temperatura de la piel antes de la medición).

Me refiero a un cable aislado estándar de 28 AWG, disculpas por la confusión.
Necesito ayuda en los cálculos de temperatura del cable
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v