Metoda doboru drutu oporowego

[lukaszjedrasiak]

W artykule o giętarce tworzyw sztucznych obiecałem sobie teoretyczne rozpracowanie metody doboru drutu oporowego do tego urządzenia. Moje obserwacje mniej więcej pokrywają się z obliczeniami, ale mam prośbę o rzucenie na nie okiem, czy przypadkiem nie robię durnia z pana Ohma i jego prawa.

1. Punktem wyjścia są parametry zastosowanego zasilacza laboratoryjnego:

• Vmax: 30 V
• Imax: 10 A

2. Posiadam 3 rodzaje drutów oporowych:

• Fi 0,32 mm --> 18 Ω/m
• Fi 0,51 mm --> 6 Ω/m
• Fi 0,81 mm --> 2,85 Ω/m

3. Z równania R = U / I wynika, że będę potrzebował odcinka drutu o rezystancji równej 3 Ω. Chciałbym jednak dowiedzieć się, jaki wpływ na działanie urządzenia będzie miała zmiana średnicy i długości drutu (robię drugą wersję giętarki, więc wymiary mogę modyfikować). Przyjmuję przedział od 0 do 6 Ω.

4. Przygotowałem tabelę (załączona grafika):

• W pierwszej kolumnie wypisałem rezystancje od 0 do 6 Ω w wartościach co 0,2 Ω.
• W drugiej kolumnie obliczam natężenie, przyjmując jako U wartość Umax, czyli 30 V. Jeśli wynik obliczenia przekracza wartość Imax (10 A) to w komórce wpisywana jest wartość maksymalna, czyli 10 A.
• W trzeciej kolumnie obliczam napięcie na podstawie pierwszych dwóch kolumn. Jeśli wynik obliczenia przekracza wartość Vmax (30 V) to w komórce wpisywana jest wartość maksymalna, czyli 30 V.
• W czwartej kolumnie obliczam generowaną (emitowaną?) moc, na podstawie obliczonego napięcia i natężenia. Wniosek pośredni jest taki, że im większa moc, tym większą temperaturę będę w stanie wygenerować na drucie przy użyciu swojego zasilacza.

5. Dla lepszego zobrazowania wyników stworzyłem też wykres zależności maksymalnej dostępnej mocy od rezystancji drutu.

Wniosek finalny jest taki, że dla Vmax = 30 V oraz Imax = 10 A powinienem użyć odcinka drutu o rezystancji równej 3 Ω. Uzyskam wtedy największy zakres regulacji temperatury. Biorąc pod uwagę parametry drutów wymienione w punkcie 2, opcje mam następujące:

• Fi 0,32 mm --> długość 166 mm,
• Fi 0,51 mm --> długość 500 mm,
• Fi 0,81 mm --> długość 1053 mm.

Mam jednak wrażenie, że cienki drut nie znosi za dobrze wysokich mocy i potrafi pękać. Trzeba więc znaleźć złoty środek między grubością drutu, a pożądanymi gabarytami urządzenia. W moim przypadku optymalnym wyborem będzie prawdopodobnie drut fi 0,51 mm o długości 500 mm.

No i na koniec pytanie do bardziej doświadczonych koleżanek i kolegów – czy te obliczenia trzymają się kupy?

Edytowano Czerwiec 22, 2021 przez lukaszjedrasiak
Doprecyzowanie pktu 3.