Usando cuerda de alambre de núcleo de acero para corriente alterna y corriente continua

Question

Como actualmente estoy en una zona de guerra, no tengo muchas opciones para el cableado.

Encontré esta cuerda de tender ropa (cuerda de alambre de plástico con núcleo de acero) que parece tener un diámetro de un milímetro (diámetro del núcleo de acero). 13 metros de ella midieron 7 ohmios de resistencia.
Edición: Son 3.8 y no 7. Las primeras puntas del multímetro tenían una resistencia de 2-4 cuando estaban en cortocircuito. Un multímetro ligeramente mejor tenía 0.5 cuando estaba en cortocircuito. Ambos multímetros dieron 3.8 después de restar las resistencias propias de los multímetros y rayando los extremos del cable.

1. ¿Puede soportar 120 o 240 voltios de CA, y si es así, a qué distancia?
2. ¿Cuántas de ellas (duplicándolas) pueden transportar 18V de CC y 15 A de paneles solares a 10 a 15 metros del inversor (controlador de carga)? (paneles de 20 W con un voltaje de circuito abierto de 21 V).

Esta es solo una solución temporal y espero que solo por unos días o semanas. Los ataques aéreos destruyeron algunos transformadores y líneas de alta tensión y nuestras casas de concreto no están diseñadas para ser habitables sin energía eléctrica.

Edición:
Ahora está conectado a un interruptor c32 (el más pequeño que pude encontrar) y soportes de montaje de interruptores fabricados a partir de una tapa de batería de portátil. El alambre está insertado en tapas de botellas de plástico como clips de pared para alambre y se inserta un enchufe de dos cabezas en el otro extremo (para ser actualizado a tres cabezas) porque ahora creo que es importante la polaridad.

Lo conectaré a un interruptor de transferencia manual al agregar la parte solar después de terminar la batería, pero esa es otra historia más larga (batería de litio sin BMS) pero tal vez pueda reutilizar el BMS de baterías viejas de portátiles (tengo más de 20 baterías):

El sistema solar es solo para una nevera Samsung de 100 W y la red eléctrica es para la nevera más dos ventiladores de techo, un enfriador de ambiente y tres luces LED.

Answer 1

El acero, que tiene aproximadamente 10 veces más resistividad que el cobre, significa que se necesitará diez veces más área de conductor para igualar al cobre. Si se mide 13 metros de él a 3,8 Ω, el área de la sección transversal sería de 2 mm^2, asumiendo una resistividad de 5,95*10^-7 Ωm para el "acero de alta aleación" (esto varía mucho desafortunadamente, así que asuma una incertidumbre de +100% -50% para todos los valores dados).

Para responder a tus preguntas:

1. ¿Cuánto tiempo = Tiempo: probablemente muchos años. ¿Cuánto tiempo = Distancia: La mayoría de los dispositivos funcionarán felizmente con una caída de voltaje del 10%. Cualquier entrada universal (100-240 V) podría manejar una significativa caída de voltaje debido al cable, momento en el cual la capacidad térmica del cable es la que establece el límite ya que no quieres que se derrita.

   Con 3,8 Ω por 13 metros, tienes 0,29 Ω/m. Con 1 A de corriente AC de 230 V, puedes recorrer 39,7 metros (la ida y vuelta es la distancia doble) antes de haber perdido el 10% del voltaje. Si reduces a la mitad la corriente, la distancia se duplica. La intuición + la experiencia indican que se volvería tibio a 2-3 A, así que no me iría mucho más allá de eso.

Sin embargo, podría ser letal, ya que el aislamiento no está clasificado para voltaje de red. Tendría más miedo de que alguien entre en contacto con los puntos finales y la terminación del cable que de tocar la carcasa externa del tendedero y de alguna manera ser electrocutado por él, ya que tienden a estar a la intemperie durante décadas sin volverse frágiles por la exposición a los rayos UV.

Como menciona Martin McCormick más abajo, tu mejor opción es colocar el inversor lo más cerca posible de los paneles y llevar corriente AC a través del tendedero en lugar de corriente de baja tensión CC.

2. Con solo un conductor, llevar 15 A a través de 3,8 Ω significa una caída de 57 V, por lo que no es posible con 18 V en absoluto. También se derretiría. Para hacerlo funcionar a 18 V, tal vez se podría tolerar una caída del 20% (3,6 V). Para reducir la caída a 3.6 V, necesitarías 57/3.6 = 16 en paralelo.

Answer 2

De acuerdo con Winny para colocar el inversor junto a los paneles solares si es posible y enviar 230V AC (estándar en Sudán) sobre el tendedero, a pesar de ser más peligroso.

Si necesita transferir 1000W de potencia, se pierde menos resistencia en el tendedero cuando se transfiere a un voltaje más alto.

1000W =

• 55 amperios @ 18 voltios

• 4 amperios @ 230 voltios

La potencia perdida a través del tendedero es (Corriente)^2 * (Resistencia).

Entonces elegir la corriente más baja de 4 amperios tiene mucha menos pérdida (~200 veces). La pérdida de potencia se disipa como calor en el tendedero, en algún momento, se quemará, así que no solo se trata de eficiencia, es necesario usar 230V para que esto funcione. Probablemente puedas transportar 1-2kW con un cable de núcleo de 1mm a 230V AC. Esto es un aire acondicionado de ventana y algunas bombillas o un par de ventiladores grandes. Quizás un microondas por períodos cortos de tiempo. Observa cuidadosamente si sale humo del aislante del tendedero y apágalo inmediatamente. Si esto sucede, necesitas usar menos equipos en la casa al mismo tiempo o correr más líneas paralelas.

Utiliza tu cable de cobre cosechado en casa para la conexión de 18V DC entre los paneles y el inversor de AC.

Answer 3

1. El lado de CA debería estar bien, como han señalado otros.

2. Como señala winny, tendrás un problema tratando de transportar 15 amperios de CC. Sin embargo, veo que estás utilizando un conjunto de paneles de 20W. Dijiste 18V y 15A, por lo que son 270 vatios; voy a redondear y suponer que tienes 14 paneles en paralelo. ¿Puedes conectarlos en serie en lugar de en paralelo, lo que te daría un voltaje alto y una corriente baja?

• Una configuración de 14x1 te daría 252V y aproximadamente un amperio, una caída de 7V sobre los 7 ohmios medidos o una pérdida del 3%.
• 7x2 sería ~125V a 2A, una caída de 14V, por lo que aún solo sería aproximadamente una pérdida del 11%.

Por supuesto, tendrás que verificar si tu transformador puede manejar la entrada. También tendrás menos tolerancia a la sombra que en la configuración paralela, pero eso parece ser lo menos de tus preocupaciones.

Acabo de utilizar tu medición de 13 metros para la resistencia. 7/13 es aproximadamente .54 ohmios por metro. Si los paneles están a 15 metros del inversor, eso sería un viaje de ida y vuelta de 30m, por lo que estarías más cerca de 16 ohmios. Eso probablemente siga estando bien, o duplicando una vez más te llevaría de vuelta a los números anteriores.

Answer 4

No soy electricista, pero puedo ayudar con el análisis del circuito. La fórmula para la resistencia es:

$$R = \rho \frac L A$$

donde \$\rho\$ es la resistividad del acero, \$L\$ es la longitud del alambre y \$A\$ es el área transversal del alambre. La primera pregunta es si su medición de resistencia es correcta. Medir pequeñas resistencias con un multímetro de dos cables es complicado debido a la resistencia de los cables. También necesitas asegurarte de tener un buen contacto con el alambre (para pruebas y uso). La superficie de los metales se oxida, lo que puede agregar resistencia a una conexión débil.

Su medición de 7 ohmios para 13 metros da una resistividad de:

$$\rho = \frac {R A}{L} = \frac {7\Omega \cdot \pi \cdot (0.5 \mathrm{mm})^2} {13 \mathrm m} = 4.23 \times 10^{-7} \Omega \cdot \mathrm m$$

lo cual parece estar en el rango correcto según este enlace y otras fuentes, por lo que su medición parece razonable. Pero no mencionó cómo está realizando la medición.

La resistencia es lineal con la distancia: si divide a la mitad la longitud del alambre, divide a la mitad su resistencia. Duplica la longitud del alambre y duplicas su resistencia. Dos alambres en paralelo tendrán la mitad de la resistencia de uno, tres alambres tendrán un tercio de la resistencia de uno, y así sucesivamente. Su alambre parece ser de \$0.5385\ \Omega/\mathrm m\$. Si desea hacer un cable con alrededor de 1 ohmio de resistencia, podría usar:

• 1.85 metros de 1 alambre
• 3.7 metros de 2 alambres en paralelo
• 7.4 metros de 4 alambres en paralelo
• etc.

Si desea transportar su gran corriente de 15 amperios, necesitará ir más bajo. Tal vez un cable de 0.1 ohmio pueda funcionar:

• 1 metro de 6 alambres en paralelo
• 2 metros de 12 alambres en paralelo
• 4 metros de 24 alambres en paralelo
• etc.

Para comparación, la resistividad del cobre es de aproximadamente \$1.7 \times 10^{-8} \Omega\cdot\mathrm m\$. La resistividad de su acero es alrededor de 25 veces mayor.

El aluminio es casi tan bueno como el cobre en \$2.7 \times 10^{-8} \Omega\cdot\mathrm m\$, por lo que si encuentra algún alambre de aluminio (o largas tiras de aluminio si se desespera), eso sería mucho mejor que el acero. Asegúrese de aislar — corrientes altas pueden ser igual de peligrosas que voltajes altos si se cortocircuitan o la conexión se rompe repentinamente.

¡Buena suerte! Espero que su situación mejore pronto.

Answer 5

Fuente: https://news.ycombinator.com/item?id=35730074

Crédito: https://news.ycombinator.com/user?id=ltbarcly3

TLDR: las conexiones deben estar protegidas por algún tipo de recubrimiento antioxidante, si no tienes nada más, usa grasa, pero algo diseñado para conexiones eléctricas es mejor. Si no tienes otra opción, derrite un poco de plomo y sumerge la parte expuesta del cable para recubrirlo. ¿El plomo debería estar fácilmente disponible en una zona de guerra? A largo plazo, el cable SE DERRETIRÁ en algún punto aleatorio a lo largo del cable, por lo que es mucho mejor si este cable se mantiene alejado de cualquier cosa inflamable.

Los riesgos de usar cable de acero para la energía van a ser corrosión/oxidación. La forma principal en que esto causará problemas es alrededor de las conexiones, pero a largo plazo también es un problema lejos de las conexiones. En las conexiones, la corrosión puede hacer que el cable se afloje, algo como el ox-gard se puede usar para retrasar significativamente esto. No está diseñado para el acero, pero algún tipo de protección debe hacerse en las conexiones o el arqueo será un riesgo importante. A más largo plazo, el propio cable se oxidará y en algún momento la sección transversal conductora del cable se verá comprometida al punto de que se sobrecalienta y se derrite. Esto podría ser un año o podrían ser 100 años dependiendo de factores difíciles de predecir y controlar.