Kaapelikelan lämpösuoja

Kaikkea maan ja taivaan väliltä, mutta järjen käyttäminen on sallittua! Asiattomat viestit poistetaan kyselemättä.
Uskonnoista, etnisistä kysymyksistä, petoeläinkysymyksistä ja politiikasta keskusteleminen jätetään muille foorumeille.

Valvojat: Jammu, sohvi

janne
Viestit: 1035
Liittynyt: Su Joulu 18, 2005 3:07 pm
Paikkakunta: Heinola
Viesti:

Re: Kaapelikelan lämpösuoja

Viesti Kirjoittaja janne »

Maurin laskelmat vaikuttaisi olevan ihan oikein, ei se tuon isommalla teholla lämpene. Taitaa vaan olla sen verran hyvä lämpöeriste tuommoinen kieppinippu kaapelia että vähätkin watit lopulta sulattaa muovin.

Mulla kans yksi omatekoinen muoviroikka suli "yhdeksi puuksi" kun en sitä purkanut kelalta ja oli iso lämmityspuhallin perässä.
Jäärä
Viestit: 3760
Liittynyt: Ti Touko 17, 2016 3:19 pm
Paikkakunta: Oulu, ainakin ajoittain
Viesti:

Re: Kaapelikelan lämpösuoja

Viesti Kirjoittaja Jäärä »

janne kirjoitti: Ma Tammi 30, 2023 7:20 pm Maurin laskelmat vaikuttaisi olevan ihan oikein, ei se tuon isommalla teholla lämpene. Taitaa vaan olla sen verran hyvä lämpöeriste tuommoinen kieppinippu kaapelia että vähätkin watit lopulta sulattaa muovin.
Kun luin ketjua, ryhdyin miettimään, mikä kaapelikelan lämpöongelman oikeastaan aiheuttaa. Syy on siinä, että käytössä kaapelikelassa tapahtuu sisäistä lämmönkehitystä, kuten Mauri edellä kertoi, mutta lämpö ei pääse johtumaan riittävän tehokkaasti ulkokehälle ja sieltä ympäristöön. Tämä siksi, että kaapelin eristemateriaalin lämmönjohtavuus on huono. Onneksi lämpeneminen on itseään vaimentava ilmiö, koska johdinmateriaalien vastus kasvaa lämpötilan noustessa.

Kaapelin eristeellä on ristiriitaiset vaatimukset: hyvä sähköneristävyys mutta samalla hyvä lämmönjohtavuus ja halpakin saisi olla. Usein vielä materiaalin sähkön- ja lämmönjohtavuus kulkevat yhtä jalkaa eli hyvä eriste eristää sekä lämpöä että sähköä. Pitkän etsimisen tuloksen löysin vihdoin varsin täydellisen taulukon kaapelien eristemateriaaleista. Tosin suurin osa taulukon arvoista ei kerro minulle mitään, mutta mekaaniset ja termiset ominaisuudet sentään jotakin. Eristemateriaalien tyypillinen lämmönjohtavuus näyttää olevan arvon 0,25 W/(K∙m) paikkeilla. Erilaisia täytemateriaaleja (esimerkiksi lasia) käyttämällä voitaisiin lämmönjohtavuutta tosin parantaa, mutta silloin menetettäisiin muita ominaisuuksia.

Näin kannattaa pitää kaapelikelojen lämpösuojat kunnossa, varsinkin jos aikoo käyttää kaapelia suuritehoisten laitteiden kanssa.
Kyllä se siitä.
mauri
Viestit: 6624
Liittynyt: Pe Helmi 17, 2006 12:00 pm
Paikkakunta: Helsinki
Viesti:

Re: Kaapelikelan lämpösuoja

Viesti Kirjoittaja mauri »

Jäärä kirjoitti: Ti Tammi 31, 2023 11:55 am Kun luin ketjua, ryhdyin miettimään, mikä kaapelikelan lämpöongelman oikeastaan aiheuttaa. Syy on siinä, että käytössä kaapelikelassa tapahtuu sisäistä lämmönkehitystä, kuten Mauri edellä kertoi, mutta lämpö ei pääse johtumaan riittävän tehokkaasti ulkokehälle ja sieltä ympäristöön. Tämä siksi, että kaapelin eristemateriaalin lämmönjohtavuus on huono. Onneksi lämpeneminen on itseään vaimentava ilmiö, koska johdinmateriaalien vastus kasvaa lämpötilan noustessa.
Tuosta viimeisestä lauseesta olen kyllä vahvasti eri mieltä.
Kyseessähän on virtapiirin osa jonka tehtävänä on viedä sähkö pienin häviöin varsinaiselle tehon kuluttajalle. Virran suuruuden määrää kuorma, pieni jännitehäviö johtimessa ei paljoakaan vaikuta asiaan, oikeastaan monet kuormat ovat sen tyyppisiä että syöttöjännitteen aletessa ottovirta kasvaa. Niinpä kun johtimen resistanssi lämmetessään kasvaa (kuparin ominaisvastuksen lämpötilakerroin on noin 0,004) siitä aiheutuu suureneva tehohäviö ja lämpötilan nousu kiihtyy entisestään. Kyllä lämmön siirtyminenkin kasvaa lämpötilaeron ympäristöön noustessa, mutta kuten täälläkin esitetyt kokemukset osoittavat kovin helposti syntyy ns "lämpöryntäys" jolla ei ole onnellinen loppu.
Jäärä
Viestit: 3760
Liittynyt: Ti Touko 17, 2016 3:19 pm
Paikkakunta: Oulu, ainakin ajoittain
Viesti:

Re: Kaapelikelan lämpösuoja

Viesti Kirjoittaja Jäärä »

mauri kirjoitti: Ti Tammi 31, 2023 1:03 pm Tuosta viimeisestä lauseesta olen kyllä vahvasti eri mieltä.
...
Oletpa oikeassa, jos piirissä kulkee vakiovirta tai jopa kasvava virta eikä vaikuta vakiojännite. Silloin P = R∙I², ei P = U²/R. Tuo virran neliö on todella paha.
Kyllä se siitä.
Jäärä
Viestit: 3760
Liittynyt: Ti Touko 17, 2016 3:19 pm
Paikkakunta: Oulu, ainakin ajoittain
Viesti:

Re: Kaapelikelan lämpösuoja

Viesti Kirjoittaja Jäärä »

Jäärä kirjoitti: Ti Tammi 31, 2023 11:55 am Kun luin ketjua, ryhdyin miettimään, mikä kaapelikelan lämpöongelman oikeastaan aiheuttaa. Syy on siinä, että käytössä kaapelikelassa tapahtuu sisäistä lämmönkehitystä, kuten Mauri edellä kertoi, mutta lämpö ei pääse johtumaan riittävän tehokkaasti ulkokehälle ja sieltä ympäristöön. Tämä siksi, että kaapelin eristemateriaalin lämmönjohtavuus on huono.
Tämä lämpenemisongelma ryhtyi vainoamaan minua, ja olen asiaa mielenkiinnosta jonkin verran penkonut. Näyttää siltä, ettei pääasia ole lämmönkehitys, vaan se, ettei lämpö pääse johtumaan kelalla olevasta kaapelista pois. Piirtelin kaapelikelan (3 × 2,5 mm², ⌀12 mm) poikkileikkauksen tiiviimmästä puoliskosta kuvan, joka näyttää, miten hankala kelan sisällä kehittyvän lämmön siirtyä kelan säteen suunnassa sielläkin kelan ulkopinnalle. Tietysti jonkin verran lämpöä siirtyy kelan keskiön ja laippojen kautta, mutta tämä osuus on kuitenkin vähäinen. Kuvassa johdinten kupari on korvattu yhdellä, yhteispoikkipintaisella johtimella. Kelalle kierretty kaapeli peittää teoreettisesti parhaimmillaan yli 90 prosenttia poikkipinta-alasta, kuvan tapauksessa peitto on 85 prosenttia. Harvimmillaan peitto on 79 prosenttia ja vaihtelee kierrosten aikana tällä välillä.
Kuva

Ensinnäkin lämmön pitää siirtyä pitkin eristemateriaalia, jonka lämmönjohtavuus on pieni. Toiseksi kaapelikerrokset koskettavat toisiaan varsin pieneltä alalta, joskin materiaalin jousto lisää hieman lämmönsiirtoalaa kaapelikerrosten välillä. Lisäksi kerrosten väleissä on ilmataskuja, mikä vielä heikentää lämmönsiirtoa. Onneksi kelan ulkopinta kasvaa π/2-kertaiseksi.Pitää yrittää miettiä, miten saisi arvioitua luotettavasti kelan säteensuuntaisen lämmönjohtavuuden, jotta pääsisi laskemaan lämpenemistä.

Edit 8.2.2023 klo10.30: Piti noita prosentteja vielä tarkentaa.
Kyllä se siitä.
Vastaa Viestiin

Paikallaolijat

Käyttäjiä lukemassa tätä aluetta: Arpe ja 35 vierailijaa