Максимальный ток в металлах

[azfiztech]

Простите, не стал создавать новую тему. М.б. кто-то из гуру здесь подскажет, где найти данные по максимальному току (без потерь) в металлах. Больше интересует медь и алюминий. Только те данные, что используют электрики для определения сечения провода не предлагать. Таких данных полно в Инете. Что-то помнится из школьной программы, что плотность эл. тока в меди - 5А/кв.мм, а у алюминия - 3А/кв.мм. Где в справочниках по физике такие данные можно поискать? Заранее спасибо.

[Pphantom]

Это плохая идея, особенно для темы, которой 6 лет. Отделено.

[Vlad IM]

azfiztech
Вот программка расчета плавкой вставки для предохранителя: https://yadi.sk/d/eB6UaRsPWMdz9g
По-моему, полностью соответствует вашей задаче: "данные по максимальному току (без потерь) в металлах". Больше этого тока металл уже проводить не может - расплавляется.

[azfiztech]

Pphantom в сообщении #1406578 писал(а):

Это плохая идея, особенно для темы, которой 6 лет. Отделено.

Пусть будет так, спасибо.

-- 23.07.2019, 14:45 --

Vlad IM в сообщении #1406581 писал(а):

azfiztech
Вот программка расчета плавкой вставки для предохранителя: https://yadi.sk/d/eB6UaRsPWMdz9g
По-моему, полностью соответствует вашей задаче: "данные по максимальному току (без потерь) в металлах". Больше этого тока металл уже проводить не может - расплавляется.

Нет. Это полностью противоречит моему запросу. Надо знать максимальный ток в проводнике с сечением ХХ, потери в котором полностью отсутствуют при проходящем токе АА. Если хоть один заряд потерян - это уже невыполнение условий. Где-то есть такие таблицы, или формулы расчёта исходя из проводимости металла, температуры, и т.д. и т.п.
Т.е. не тот ток, который допустим (по мнению электрика) для данного сечения, и не тем более тот ток, который расплавит проводник, а тот ток, при котором при приложенном Э.Д.С. к проводнику данного сечения ни один заряд не теряется на нагрев кристаллической решётки данного металла.

З.Ы, Фухххх, кажется объяснил.

[wrest]

azfiztech в сообщении #1406594 писал(а):

а тот ток, при котором при приложенном Э.Д.С. к проводнику данного сечения ни один заряд не теряется на нагрев кристаллической решётки данного металла.

З.Ы, Фухххх, кажется объяснил.

Это вам пользы не принесёт, т.к. температура сверхпроводимости алюминия -- чуть больше градуса (от абсолютного нуля), а у меди сверхпроводимость не обнаружена вообще.

Но, к слову сказать, заряды не теряются никогда. То есть при любом токе, сколько зарядов вошло, столько и вышло. Есть такие штуки - конденсаторы - вот в них, на какое-то время, заряды могут накапливаться. Но так чтобы исчезнуть -- такого не бывает.

Может вы имели в виду, что будет какая-то эмиссия электронов, типа как в радиолампах? Ну так она тоже не в космос обычно происходит, а на второй электрод.

[Vlad IM]

Теперь понятно.
Ну, кроме сверхпроводимости ничего в голову не приходит. Алюминий можно перевести в сверхпроводящее состояние, а медь - нет.
Еще частоту тока можно поднять и его выдавит на поверхность из-за скин-эффекта.

По закону Джоуля - Ленца: $Q=I^2 R t$
т.е. чтобы нагрев был равен нулю, нужно чтобы или ток был равен нулю или сопротивление или время.

[azfiztech]

wrest в сообщении #1406596 писал(а):

Может вы имели в виду, что будет какая-то эмиссия электронов, типа как в радиолампах?

Другими словами - какова максимальная плотность тока в проводнике из меди (к примеру) ХХ сечения, без потерь на нагрев (ну, или практически без). Все таблицы в Инете - для электриков, в расчёте на то, что проводник данного сечения, при данном токе не разогреется до такой степени, чтобы была нарушена изоляция. Ну, или чтобы падение напряжения на данном проводе было допустимым для передачи электроэнергии в допустимых пределах. Меня же интересует та критическая плотность тока в проводнике с ХХ сечением, достигнув которой, уровень электромагнитного поля вокруг этого проводника перестанет увеличиваться линейно с увеличением тока в данном проводнике. Ну, например. Для расчёта диаметра провода в трансформаторе напряжения, для допустимого тока обмотки используется эмпирическая формула: Диаметр провода равен 8-ми сотым умноженным на корень из тока в миллиамперах. И она действительно работает. При увеличении тока выше расчётного, происходит резкое снижение КПД трансформатора. Но тут надо учитывать фактор потерь в магнитопроводе тоже. А где критерий резкого снижения интенсивности электромагнитного поля вокруг одиночного проводника фиксированного сечения, при увеличении тока через этот проводник? Или этот фактор вообще отсутствует? Может есть идеи - хотя бы где порыться, в каких справочниках, учебниках? В Инете слишком много прикладных формул и таблиц для электриков. В этом ворохе ненужной информации заблудился. Прошу не судить строго.

[Pphantom]

Vlad IM, формулы надо набирать, а не вставлять как картинки с внешних ресурсов. Исправлено.

[wrest]

azfiztech в сообщении #1406604 писал(а):

Другими словами - какова максимальная плотность тока в проводнике из меди (к примеру) ХХ сечения, без потерь на нагрев (ну, или практически без).

А чем "без потерь" отличается от "практически без потерь"?
Потери на тепло: $P=UI=\dfrac{U^2}{R}=I^2R$ где $P$ - мощность, $U$ - напряжение $I$ сила тока.
Сопротивление провода из меди $R=\dfrac{\rho \cdot L}{S}$ где $\rho$ удельное сопротивление меди $L$ - длина провода $S$ - площадь сечения.

azfiztech в сообщении #1406604 писал(а):

Ну, например. Для расчёта диаметра провода в трансформаторе

Это вы путаете теплое с мягким. Из меди намотан трансформатор или из алюминия - почти без разницы с точки зрения насыщения магнитопровода\сердечника.

azfiztech в сообщении #1406604 писал(а):

Или этот фактор вообще отсутствует?

Отсутствует. Поскольку вы не лезете в сверхпроводимость, скин-эффекты и прочее такое пограничное, то считайте, что закон Ома и прочие электрозаконы, на постоянном токе, соблюдаются всегда. Больше ток - больше нагрев. Меньше ток - меньше нагрев. По формуле $P=I^2R$.
$R$ может зависеть от температуры, но опять же, плавить или охлаждать жидким гелием провода вы не собираетесь.

[Vlad IM]

azfiztech
Вот думаю, может вам посоветовать программу мультифизического моделирования COMSOL Multiphysics?
Она может, наверное, ответить на все ваши вопросы. Если вы ее осилите, конечно. Она очень непростая.
https://www.comsol.ru/

[azfiztech]

Vlad IM в сообщении #1406609 писал(а):

COMSOL Multiphysics

Нет, ну это же совсем круто. Я просто хотел увидеть конкретные данные, основанные пусть даже на эмпирических расчётах, без глубокого анализа данного вопроса. Просто мне с детства помнится, что "критическая" плотность тока (при обычных условиях) в меди (без примесей) - 5 А/кв.мм, видимо авторитет учителя физики был настолько высок. Теперь электрики поднимают этот ценз аж до 8-10 А. Я, конечно понимаю, что резкой границы здесь не может быть. Но всё же существуют критерии, как например: можно заметить разницу в сигнале (аудио) даже визуально в несколько процентов по амплитуде на экране осциллографа. На слух же, самый отъявленный "слухач" может услышать разницу только в три децибела 3 ДБ = $10\cdot\log2$, т.е. в два раза по амплитуде этого сигнала. И я намеренно не рассматриваю здесь скин эффект, т.к. это просто критерий той же плотности тока, что и постоянный, только смещённый к крайним областям проводника, т.е. функция сечения от частоты.

[Alex-Yu]

azfiztech в сообщении #1406604 писал(а):

какова максимальная плотность тока в проводнике из меди (к примеру) ХХ сечения, без потерь на нагрев

Максимальная плотность тока в металле ограничивается именно нагревом. Никакой другой "критической" плотности тока нет, не существует в природе.

[EUgeneUS]

azfiztech в сообщении #1406604 писал(а):

Другими словами - какова максимальная плотность тока в проводнике из меди (к примеру) ХХ сечения, без потерь на нагрев (ну, или практически без).

"без потерь на нагрев" и "практически без потерь (на нагрев)" - это две большие разницы.
В первом случае - это сверхпроводник и максимальный ток в нем, который не разрушает сверхпроводимость.
Во втором случае нужно как-то определять, что значит "практически без потерь". Как говорится, "кому-то и кобыла невеста", а потери до 50% - "практически без потерь", например.

-- 23.07.2019, 19:16 --

azfiztech в сообщении #1406663 писал(а):

Просто мне с детства помнится, что "критическая" плотность тока (при обычных условиях) в меди (без примесей) - 5 А/кв.мм, видимо авторитет учителя физики был настолько высок. Теперь электрики поднимают этот ценз аж до 8-10 А

Это не "критическая", а скорее максимальная плотность тока. Которая может выбираться из каких-то весьма мутных внешних условий, которые влияют на теплоотвод.
Например, максимальный ток (а значит и максимальная плотность тока) в одном и том же удлинителе в смотанном и размотанном состоянии сильно различаются. Это каждый сварщик знает.

-- 23.07.2019, 19:35 --

azfiztech в сообщении #1406577 писал(а):

Где в справочниках по физике такие данные можно поискать?

Если вопрос практический (дом, например, строите), то в СНиПах. Причем внимательно обращать внимание на описание условий, когда допускается та или иная плотность тока в проводке.
Ежели электрики, которых Вы наняли, "поднимают этот ценз аж до 8-10 А" безо всяких ссылок на СНиПы или с некорректными ссылками на СНиПы, то это не электрики, а так "я не сварщик, а просто маску надел". Гоните их ссаными тряпками, чем дальше, тем лучше (дальше 2-3 соседей точно надо отгонять).
А вот ежели со ссылками на СНиПы и эти ссылки корректны, то тады ладно.

-- 23.07.2019, 20:00 --

UPD:
Кстати, максимальная плотность тока в проводке (длинный, примерно прямолинейный проводник) при тех же самых внешних условиях должна бы сильно зависеть от диаметра проводника.
Так как выделение тепла на погонный метр, при той же плотности тока, растет с диаметром как квадрат диаметра; а поверхность, с которой отводится тепло, растет пропорционально диаметру.
Двумерный аналог трехмерного закона "куб-квадрат", однако.

[wrest]

azfiztech
А... так вы из этих... любителей теплого лампового звука?
Там стока всего...

[EUgeneUS]

wrest
Да пока непонятно... При чем тут ламповый звук или не при чем.
Может человек дом строит, а подрядчики решили сэкономить на проводке. Не очень ясно только, возможна такая экономия или нет.

Что же касается звука, то там есть эффекты не ламповые, а сугубо даже "полупроводниковые", связанные с сопротивлением проводов к колонкам.

(Дело в том)

что
1. усилители, чаще полупроводниковые, охвачены петлей ООС.
2. Сопротивление колонок 4 или 8 Ом, сопротивление проводов к колонкам - миллиомы. Казалось бы как это может влиять?
3. А вот влияет, так как петля ООС подключается (как правило) к выходу усилителя ("до проводов"), а не ко входу колонок ("после проводов").

В усилителе высокой верности Сухова, например, для купирования этого эффекта был третий провод к колонкам, чтобы петлю ООС завести на вход колонок, а не на выход усилителя.

Другой путь - снижать, снижать и еще раз снижать сопротивление проводов к колонкам.

Всё это к безумству под названием "теплый ламповый звук" отношения не имеет.