Berechnung Kabeldurchmesser < Elektrotechnik < Ingenieurwiss. < Vorhilfe
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(Frage) reagiert/warte auf Reaktion  | | Datum: | 11:59 Fr 01.07.2011 | | Autor: | sashdan |
Aufgabe: Berechnung des Mindestkabeldurchmesser
Gegeben ist:
- Material: Kupfer
- U ist bekannt
- I ist bekannt
Fragen:
1. Wie berechne ich den Mindestdurchmesser des Kabels?
Es hat irgendetwas mit dem dem Widerstand R im Kabel und der Leitfähigkeit zu tun, soweit ich mich richtig erinnere. Nur die Formel suche ich jetzt schon seit Stunden.
2. Welchen Einfluss hat die Länge des Kabels?
3. Wie ist die Isolierung zu wählen, wenn U und I bekannt sind?
Ich habe diese Frage in keinem Forum auf anderen Internetseiten gestellt.
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(Mitteilung) Reaktion unnötig  | | Datum: | 23:40 Fr 01.07.2011 | | Autor: | JBourne |
Vielleicht kann es dir weiterhelfen:
http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/1003191.htm
http://de.wikipedia.org/wiki/Spezifischer_Widerstand
Wie ich die Aufgabe verstanden habe, du hast keinen externen Widerstand (als Bauteil) und deswegen musst du R mit Hilfe des Kabels dimensionieren.
[mm] \bruch{U}{I} [/mm] = R
Wenn du den Querschnitt suchst muss die Länge geben sein....
A = [mm] \bruch{(rho* l)}{R} [/mm]
Rho stehst für den spezifischen Widerstands in dem Fall Kupfer(1,678 ⋅ [mm] 10^{-2}) [/mm] in Ω*mm2/m
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 15:49 So 03.07.2011 | | Autor: | sashdan |
Ich werde hier mal etwas konkreter:
Das Kabel soll zwischen einem Elektromotor und einer Batterie (mit zwischengeschalteter Leistungselektronik) verlaufen. Bekannt sind die Eingangsspannung und der Eingangsstrom am Motor. Der Abstand zwischen Elektromotor und Leistungselektronik ist ca. 10 cm, der Abstand zwischen Lesitungselektronik und Batterie beträgt ca. 90 cm.
Es sollen die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom der Batterie bestimmt werden und die Kabelstärken.
Meine Fragen:
1. Habe ich alle für die Berechnung notwendigen Größen?
2. Wie ermittelt man Ausgansspannung und -strom und Kabelstärken, wenn alle notwendigen Größen gegeben wären?
Vielen Dank und viele Grüße,
sashdan
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(Antwort) fertig  | | Datum: | 12:00 Sa 02.07.2011 | | Autor: | Infinit |
Hallo sashdan,
den Zusammenhang zwischen der Länge und dem Durchmesser des Kupferdrahtes hat Dir ja bereits JBourne gegeben. Je höher der Strom durch den Leiter ist, umso höher ist die in Wärme umgesetzte Energie und irgendwann wird Dir der Draht davonschmelzen. Dies hängt von der Leistungsdichte im Draht ab und diese steht in direktem Zusammenhang mit der Stromdichte in diesem Draht.
Da Du auch von einer Isolation sprichst, nehme ich an, dass es sich jedoch mehr als um einen Draht im Freien handelt. Zwischen den Drähten, die unterschiedliches Potential haben, kann ein Durchschlag erfolgen, das hängt vom Abstand der Drähte und von der Isolationsfähigkeit des dazwischenliegenden Mediums ab. Die Geometrie Deiner Anordnung fließt also auch in die Lösung mit ein.
Um hier weiter zu kommen, musst Du noch etwas spezifischer werden.
Viele Grüße,
Infinit
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(Frage) beantwortet  | | Datum: | 15:51 So 03.07.2011 | | Autor: | sashdan |
Das Kabel soll zwischen einem Elektromotor und einer Batterie (mit zwischengeschalteter Leistungselektronik) verlaufen. Bekannt sind die Eingangsspannung und der Eingangsstrom am Motor. Der Abstand zwischen Elektromotor und Leistungselektronik ist ca. 10 cm, der Abstand zwischen Lesitungselektronik und Batterie beträgt ca. 90 cm.
Es sollen die Ausgangsspannung und der Ausgangsstrom der Batterie bestimmt werden und die Kabelstärken.
Meine Fragen:
1. Habe ich alle für die Berechnung notwendigen Größen?
2. Wie ermittelt man Ausgansspannung und -strom und Kabelstärken, wenn alle notwendigen Größen gegeben wären?
Vielen Dank und viele Grüße,
sashdan
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(Antwort) fertig | | Datum: | 16:21 So 03.07.2011 | | Autor: | Infinit |
Hallo sashdan,
hier langt es komplett, aus Tabellen die Grenzwerte zu bestimmen. Für die Strombelastbarkeit einer Einzelader findest Du ![[]](/images/popup.gif) hier Angaben. Bei einem circa 1m langen Kabel brauchst Du Dir keine Gedanken zum Spannungsabfall zu machen, der ist minimal und geht im Rauschen unter. Auch die Durchschlagfestigkeit sollte kein Problem darstellen, da Du ja wohl in diesem Umfeld nicht mit zig kV arbeitest. In Luft liegt die Durchschlagfestigkeit bei circa 2 bis 3 kV pro Millimeter, bei 10 cm könntest Du also ohne Gefahr mit circa 200 kV arbeiten. Die wichtige Größe ist hier die Strombelastbarkeit.
Viele Grüße,
Infinit
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 21:01 Mo 04.07.2011 | | Autor: | sashdan |
Wie verhält es sich denn bei Kabeln mit sagen wir 4m Länge. Wie berechnet man den Spannungsabfall im Allgemeinen und in welcher Fachliteratur finde ich dazu näheres.
Vielen Dank und viele Grüße
sashdan
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(Antwort) fertig | | Datum: | 21:15 Mo 04.07.2011 | | Autor: | GvC |
Dazu brauchst Du keine Fachliteratur. Der Spannungsabfall auf einer Leitung berechnet sich nach ohmschem Gesetz zu [mm]\Delta U=I\cdot R[/mm]
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 21:59 Mo 04.07.2011 | | Autor: | sashdan |
Aber ich dachte, dass der Spannungsabfall etwas mit der Länge und dem Querschnitt zu tun hätte?!
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(Antwort) fertig | | Datum: | 22:28 Mo 04.07.2011 | | Autor: | mmhkt |
Guten Abend,
zum Spannungsfall in Leitungen:
[mm] U_{a} [/mm] = Spannungsabfall (nach TAB Spannungsfall)
[mm] u_{a} [/mm] = Spannungsabfall in %
[mm] R_{ltg} [/mm] = Leitungswiderstand
I = Strom
l = einfache Leitungslänge
[mm] \kappa [/mm] = Leitfähigkeit (kappa / [mm] \bruch{m}{\Omega\*mm^{2}})
[/mm]
[mm] \rho [/mm] = spez. Widerstand (rho / [mm] \bruch{\Omega\*mm^{2}}{m})
[/mm]
Leitfähigkeit = Kehrwert des spez. Widerstands
A = Leiterquerschnitt
U = Netzspannung
Die spezifischen Werte für den jeweiligen Leiterwerkstoff findest Du in Tafelwerken, Tabellenbüchern oder mit google... 
[mm] U_{a}=R_{ltg}\*I
[/mm]
[mm] U_{a}=\bruch{2\*l\*I}{\kappa\*A} [/mm] (alternativ mit [mm] \rho [/mm] dann auf dem Bruchstrich...)
[mm] u_{a}=\bruch{U_{a}\*100 Proz.}{U}
[/mm]
Und der Vollständigkeit halber auch noch der Leiterwiderstand:
[mm] R=\bruch{l}{\kappa\*A} [/mm] oder [mm] R=\bruch{\rho\*l}{A}
[/mm]
Solche Sachen finden sich z.B. in Tabellenbüchern oder in Fachkunde Elektrotechnik (z.B. Europa Verlag) in den vorderen Kapiteln.
Schönen Gruß und gutes Gelingen!
mmhkt
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 23:47 Mo 04.07.2011 | | Autor: | sashdan |
Vielen Dank mmhkt! So hab ich sogar den Zusammenhang verstanden.
Eine Frage habe ich aber noch:
Wenn ich den Leiterquerschnitt A bestimmen will und nur [mm]U, I, l, \rho[/mm] bekannt sind, wie würdet ihr da vorgehen?
[mm]R[/mm]ist schließlich unbekannt.
Grüße
sashdan
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(Frage) beantwortet | | Datum: | 09:52 Di 05.07.2011 | | Autor: | sashdan |
Guten morgen,
Dass der Weg über den spezifischen Widerstand führt ist mir inzwischen klar. Meine Frage bezog sich aber auf den Umstand, dass [mm]R__l_t_r[/mm],[mm]U_a[/mm] und der Leiterdurchmesser [mm]d[/mm] die Unbekannten sind!
Wenn ich also den Widerstand im Kabel [mm]R_l_t_r[/mm] und den Kabeldurchmesser [mm]d[/mm] bestimmen will habe ich eine Gleichung mit zwei Unbekannten, nämlich:
[mm]R_l_t_r = \bruch{4*\rho*l}{d^2*\pi}[/mm]
bzw.
[mm]d = \wurzel{\bruch{R*\pi}{4*\rho*l}[/mm]
Der Leitwert hilft mir hier auch nicht weiter, da er Kehrwert von [mm]\rho[/mm] ist.
Wie kann man [mm]d[/mm] und [mm]R_l_t_r[/mm] bestimmen? Fehlt noch eine Formel, oder bin ich einfach zu blöd?
Vielen Dank und viele Grüße
sashdan
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(Antwort) fertig | | Datum: | 12:20 Di 05.07.2011 | | Autor: | leduart |
Hallo
ich hab nicht den ganzen thread gelesen, aber eigentlich musst du doch wissen, wieviel strom durch dein kabel soll, danach musst du den querschnitt aussuchen, aus der Tabelle http://www.dieelektronikerseite.de/Sheets/Strom%20Einzelader.htm
sicherheitshalber nicht den maximalstrom, sondern ein kabel mit 50% mehr.
gruss leduart
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(Antwort) fertig | | Datum: | 14:11 Di 05.07.2011 | | Autor: | mmhkt |
Guten Tag,
kurze Ergänzung:
In deinem ersten Beitrag schreibst Du
Gegeben ist:
- Material: Kupfer
- U ist bekannt
- I ist bekannt
In deiner Mitteilung vom 3.7. um 15:49 Uhr schreibst Du:
Das Kabel soll zwischen einem Elektromotor und einer Batterie (mit zwischengeschalteter Leistungselektronik) verlaufen. Bekannt sind die Eingangsspannung und der Eingangsstrom am Motor. Der Abstand zwischen Elektromotor und Leistungselektronik ist ca. 10 cm, der Abstand zwischen Lesitungselektronik und Batterie beträgt ca. 90 cm.
Du hast die Länge und das Material Kupfer: Wo ist also jetzt das Problem, den Leitungswiderstand zu ermitteln?
Wie schon vorher angemerkt, sind die Leitungslängen so gering, dass Du dir wegen des Spannungsfalls keine Sorgen machen musst.
Infinit und leduart haben schon darauf hingewiesen, dass der Leitungsquerschnitt über den Strom aus einer Tabelle ermittelt werden kann.
Schönen Gruß
mmhkt
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(Mitteilung) Reaktion unnötig | | Datum: | 16:48 Di 05.07.2011 | | Autor: | sashdan |
Das mit der Tabelle hatte ich überlesen. Vielen Dank für eure Hilfe! Ihr habt mich ein ganzes Stück weiter gebracht!
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(Antwort) fertig | | Datum: | 23:21 Mo 04.07.2011 | | Autor: | leduart |
Hallo
Länge , Querschnitt und spzifischer Widerstand geben R
Gruss leduart
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