Odporový drát - velikost odporu vs zahřívání 12V

Zpráva

Rendy · #1 Příspěvek od **Rendy** » 15 zář 2022, 08:23

Nemám znalosti elektrotechniky, tak možná úplně deb*lní dotaz:

Odporový drát natvrdo připojený na 12V (autobaterie) se začne zahřívat, platí, že čím větší odpor, tím méně se drát zahřívá?

Vyrábím jednoduché zařízení, kde používám odporový drát jako topné těleso, ale nesmí dojít k rozžhavení drátu do ruda, potřebuji vyladit jeho teplotu, proto hledám drát o vhodném průměru a délce (= o vhodném odporu).

Původně jsem si laicky myslel, že čím větší odpor, tím více se bude zahřívat, ale zkušební testy mi napovídají, že je to naopak, tak se chci ujistit, že opravdu platí nepřímá úměra (velký odpor=malé zahřívání) nebo do hry vstupují ještě jiné okolnosti, např. že delší drát (= větší odpor) se lépe chladí (větší povrch) a proto se nerozžhaví...

Pokusné testy mi dopadly takto: (čísla sázím z hlavy, tak tam může být jistá nepřesnost)

Drát pr. 0,65 (odpor 4,2ohm/m):

délka 20cm - rozžhaví se do ruda cca za 5s
délka 10cm - rozžhaví se do ruda cca za 2s
délka 60cm - nerozžhaví se, je "jen" horký

Drát pr. 0,8 (odpor 2,8ohm/m):
délka 20cm - rozžhaví se do ruda cca za 3s

Zatím se pro moji aplikaci jeví jako vhodný drát pr.0,65 o délce 60cm, ale kdyby bylo potřeba ještě více snížit teplotu, tak se mám vydat cestou ještě o něco delšího drátu pr. 0,65 nebo o hodně delšího drátu pr. 0,8, je to tak?

A jak moc velký vliv bude mít nabití AKU (např. 12,6V (100%) vs 12,4V (75%)) ?

Děkuji za připadnou radu

#2 Příspěvek od **Sendyx** » 15 zář 2022, 08:34

Zkusil bych jednoho takového oldscool influencera, nick Simon óom. Když počkáš 5 let, tak bude dost kulaté výročí

termit256 · #3 Příspěvek od **termit256** » 15 zář 2022, 08:36

Drat ti zahriva vykon. Vykon = napeti na druhou lomeno odpor. Pri poklesu napeti o par procent ti to bude hrat o stejnych par procent min. Jestli ti to bude pro tvou aplikaci stacit uz musis posoudit sam

vicious · #4 Příspěvek od **vicious** » 15 zář 2022, 08:39

Platí, že zväčšením dĺžky sa zvýši odpor (teplota sa zmenší) a zväčšením prierezu sa odpor zmenší (teplota sa zväčší). Je na to vzorec R=ró * (l/S)

V oboch prípadoch treba pridať na dĺžke, nabitie batérie na to bude mať vplyv ale v prípade rozdielu 0,4V nie až tak výrazný.

Ruprecht · #5 Příspěvek od **Ruprecht** » 15 zář 2022, 08:59

se mám vydat cestou ještě o něco delšího drátu pr. 0,65 nebo o hodně delšího drátu pr. 0,8, je to tak?

Ano.

On nic počítat nebude, prostě to zkusí

samec · #6 Příspěvek od **samec** » 15 zář 2022, 09:10

Rendy píše:Původně jsem si laicky myslel, že čím větší odpor, tím více se bude zahřívat,

Áno, takto to učia na gymnáziach. Len už sa do učebných osnov nezmestilo, že za akých podmienok. Ale ako gymnazista máš oproti priemyslovkárom výhodu v tom, že ťa naučili intergrály. Tak ich využi. Teplota [Kelvin] je teplo [Joule] krát tepelná kapacita [Kelvin/Joule] a teplo [Joule] je integrálom príkonu [Watt] v čase [sekunda]. Toto ti však v čase pôjde do nekonečna a preto musíš zarátať ešte ďalší princíp z gymnáziálnej fyziky a to vyžarovanie absolútne čierneho telesa s koeficientom pre nečierne teleso a ďalšie prenosy tepla vedením a sálaním, čím sa ti za určitých podmienok (napätie, teplota okolia) zastabilizuje teplota na nejakej rovnovážnej hodnote. Pre upresnenie ešte budeš musieť zarátať koeficient zmeny elektrického odporu na teplote pre daný odporový materiál. Ale ako gymnázista si s tým isto poradíš, lebo úvod do diferenciálnych rovníc ste tiež mali.

Rendy · #7 Příspěvek od **Rendy** » 15 zář 2022, 09:15

Děkuji za odpovědi, ted je mi to jasné a mám vodítko, podle kterého se řídit.

Potřebuji teda drát o odporu 2,5ohm nebo více, kdybych dělal více kusů tak zkusím asi použít drát z konstantanu o pr. 0,18 (odpor 18,5ohm/m), kterého by mělo stačit cca 15cm, abych nemusel platit zbytečně moc metrů drátu

A za vzorečky a vysvětlení naopak děkuji, sice to nijak sofistikovaně počítat nepotřebuji, ale zajímalo mě, proč byla má původní úvaha špatná.
Myslel jsem si, že odpor, který brání průchodu proudu způsobí zahřívání (tedy čím více se bude "bránit", tím více se zahřeje), ted vím, že drát zahřeje právě procházející proud, a čím větší odpor, tím méně proudu/výkonu projde

EDIT samec : nevím, čím si gymnazisté vysloužili ten lehce jedovatý plivanec, nicméně já jsem strojař co chodil na průmyslovku, ohmův zákon jsem sice znal, ale tento příklad krásně ilustruje, že znalost samotných vzorečků je dost o ničem, pokud nejsou zasazeny do kontextů a celkového porozumění principům...

ZVUK2000 · #8 Příspěvek od **ZVUK2000** » 15 zář 2022, 10:19

termit256 píše:Drat ti zahriva vykon. Vykon = napeti na druhou lomeno odpor. Pri poklesu napeti o par procent ti to bude hrat o stejnych par procent min. Jestli ti to bude pro tvou aplikaci stacit uz musis posoudit sam

Protože P = U²/R, tak pokles o x % bude dělat pokles zahřátí 2x. Protože klesne li napětí klesne i proud. P=UxI

Artaban001 · #9 Příspěvek od **Artaban001** » 15 zář 2022, 10:30

Podle Ohmova zákona spočítáš proud, který prochází drátem při danném napětí. Ten proud pak vynásobíš napětím, který je na tom drátu a zjistíš výkon, co se na něm ztratí - už upravený vzorce máš v příspěvkách nademnou- Čím vyšší výkon se ztratí, tím vyšší teplotu bude mít.
Pokud se Ti výsledek experimentu bude lišit od výpočtů - hlavně při nízkých hodnotách odporu drátu, vstupuje Ti do hry ještě jeden odpor - vnitřní odpor zdroje, neboli zdroj přetěžuješ.
A abych Ti to trochu ztížil, tak každý materiál má svůj teplotní koeficient, který udává závislost jeho elektrického odporu na teplotě - z tím taky musíš počítat a taky díky tomu je 12V žárovka ideální jako stabilizátor proudu pro vidláckou nabíječku autobaterie.
Nějak nám tu z Tvého popisu nevyplývá, co vlastně bastlíš, ale obecně - pokud tím chceš něco nahřívat, tak nízký výkon způsobí dlouhou dobu nahřívání. Pokud chceš dělat ty spirálky na hulení, na youtube je spousta návodů. Mám pocit, že to už mají nějak empiricky vyzkoušené.

samec · #10 Příspěvek od **samec** » 15 zář 2022, 10:33

Nemyslel som to zle, ale nakoniec to tak asi vyznelo. Asi preto, že som sa na tú tému už s nejakými gymnazistami hádal. Možno pre všeobecné povedomie na vysokej škole, že gymnazisti sú viac než priemyslovkári. (Dnes sú im dobrí aj učňovkári s maturitou.) Možno preto, že ma na elektro priemyslovka nenučili nič o integrálnom počte, zato zbytočnej buzerácie bolo viac než dosť.

ZVUK2000 · #11 Příspěvek od **ZVUK2000** » 15 zář 2022, 10:48

samec píše:
Rendy píše:Původně jsem si laicky myslel, že čím větší odpor, tím více se bude zahřívat,
Áno, takto to učia na gymnáziach.

Tak to se to určitě na gymplu neučí. Patrně si to pleteš s teplotním součinitelem odporu a tam pak platí že vyšší proudy zahřívají vodič a ten má potom vyšší odpor.

Rendy · #12 Příspěvek od **Rendy** » 15 zář 2022, 11:12

Artaban001 píše: A abych Ti to trochu ztížil, tak každý materiál má svůj teplotní koeficient, který udává závislost jeho elektrického odporu na teplotě - z tím taky musíš počítat a taky díky tomu je 12V žárovka ideální jako stabilizátor proudu pro vidláckou nabíječku autobaterie.
Nějak nám tu z Tvého popisu nevyplývá, co vlastně bastlíš, ale obecně - pokud tím chceš něco nahřívat, tak nízký výkon způsobí dlouhou dobu nahřívání. Pokud chceš dělat ty spirálky na hulení, na youtube je spousta návodů. Mám pocit, že to už mají nějak empiricky vyzkoušené.

pro spirálku na hulení to není, pobavilo

, ale bude to zřejmě na stejném principu.

Kdybych to dělal podle přesného návodu tak to nebude ono, nic nového bych se nenaučil a přišel o radost z bastlení a o pocit z "výzkumu a vývoje"

Proč je 12V žárovka ideální jako stabilizátor proudu u bastlířské nabíječky? Když vystoupá napětí, tak bude růst odpor vlákna žárovky, takže do akumulátoru nepůjde stále více proudu (s rostoucím napětím)?

jardafiala · #13 Příspěvek od **jardafiala** » 15 zář 2022, 11:16

Úplně jednoduše - se zvětšujícím se odporem by teplota rostla pokud bys použil pro napájení proudový zdroj.

Artaban001 · #14 Příspěvek od **Artaban001** » 15 zář 2022, 11:56

protože žárovka umí díky závislosti odporu na teplotě wolframovýho vlákna udržovat v určitých mezích stabilní proud: Větší napětí víc rozžhaví vlákno, tím naroste odpor a to víc omezuje proud. Výsledek je takový, že to udržuje stálý proud. Navíc když přepóluješ baterii, tak Ti trvalý silný svit dá najevo, že jsi baterii přepóloval - a zhulenou žárovku může vyměnit kdejaký mamlas. Navíc kdekdo zkouší škrtáním kleští o sebe, zda nabíječka funguje. Proto "Vidlácká nabíječka"

#15 Příspěvek od **ZdenekHQ** » 15 zář 2022, 17:21

U opravdu starých žárovek ten rozdíl teplé/studené vlákno byl dost velkej, studené vlákno mělo pod 10% odporu vůči teplýmu vláknu. Tomu odpovídal příkon při zapnutí a často patřičné efekty. Časem to mírně vylepšili, u halogenu je to ještě méně poznat, takže se na stabilizaci už nehodí.

Jinak udržet běžný drát na stabilní teplotě v okamžiku, kdy už viditelně žhne je dost dřina, pokud se nepoužije elektronika. Odporový drát je naštěstí trošku rozumnější.