Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Leitungsquerschnitt bestimmen


von Simon R. (nimos)


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Hi Leute,
das ist mein erster Beitrag hier und ich habe keine Ahnung, ob ich hier 
den richtigen Bereich im Forum erwischt habe :/
Mein Problem ist, dass ich einen Quadrokopter baue, und nun nicht weiß, 
welchen Leitungsquerschnitt ich brauche, um meine drei 30C Akkus zu 
verbinden...
Die vier Motoren können etwas über 22A bei 14.8V ziehen, ich habe mich 
für 11.1V entschieden wo sie auch schon schön Schub liefern.
Cool wäre es, wenn ich ohne weitere Probleme auf 14.8V umsteigen könnte, 
d.h. 14.8V und 88A, welche Leitungsquerschnitt brauche ich? :)
Danke im Voraus,
Simon

von Dreisatz (Gast)


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Wenn 1,5 mm2 für 16A gut sind, wieviele mm2 brauchen dann 88A?

von Pi (Gast)


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Und wie dick sind diese dann?

von Simon R. (nimos)


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So simpel?
na dann dankeschön :D

von Simon R. (nimos)


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habe 2.62mm raus...
ist das richtig?
(will nur lieber nochmal sicher gehen, Gummibrei in der Luft fliegt 
nicht schön)

von Dreisatz (Gast)


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Vielleicht noch etwas Zugabe, denn die kühlende Oberfläche steigt ja 
nicht quadratisch zum Querschnitt

von Simon R. (nimos)


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Was heißt etwas?
Bin jetzt mit fast 16 Jahren noch nicht so erfahren :)

von Dreisatz (Gast)


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Und Leiterquerschnitt!
Ohne PVC/Gummi

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Simon R. schrieb:
> So simpel?

Nicht ganz.

Entscheidend ist die maximale Erwärmung des Kabels. Sie ergibt sich 
durch die Verlustleistung im Kabel multipliziert mit dem Wärmewiderstand 
in Kelvin pro Watt (K/W).

Die Verlustleistung ergibt sich aus dem Quadrat des Stromes mal dem 
Widerstand. Sie sinkt also linear mit dem Kupferquerschnitt (Fläche)

Der Wärmewiderstand ist durch die Oberfläche, also dem Umfang, gegeben 
und sinkt nur mit Wurzel des Querschnitts.

Somit kann vom doppeltem Querschnitt nicht der doppelte Strom getragen 
werden.

von Dreisatz (Gast)


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D.h. es dürfen auch 3 oder 4 mm sein.

von Simon R. (nimos)


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Ah, ok

Klingt ja auch irgendwie logisch :)
Soll ich dann etwas in Richtung 3mm suchen und dann genau nachrechnen?
Oder geht das anders noch einfacher?

von Dreisatz (Gast)


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DIN 57100 sagt:
1,5 mm2 : 15A
2,5 mm2 : 20A
Im Rohr verlegt!
Also Simon, keine Wissenschaft sondern machen.
Wenn ich Dir erzählen würde, was ich vor 35 Jahren so alles gebastelt 
hab, dann würde man mich hier killen.

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Simon R. schrieb:
> 3mm
Meinst du Quadratmillimeter (mm²)?
Das ist zu wenig.

Der Widerstand des Kabels errechnet sich so:
R = 18 mΩ * mm²/m / Querschnitt * Länge
R = 18 mΩ * mm²/m /(3 mm²) * 0,5 m = 3 mΩ

Die Verlustleistung:
P = I² * R
P = (88 A)² * 3 mΩ = 23 Watt

von M. K. (sylaina)


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Als Faustformel lernte ich einst: 10 A / mm^2
Inwiefern das heute noch Gültigkeit besitzt vermag ich nicht zu sagen 
aber die  DIN 57100 scheint auch dieser Meinung zu sein wenns im Rohr 
liegt.
Tatsache ist aber auch, dass ich Zuleitungen heute, die ich mit nem 16 A 
Automat absichere, mit 2.5 mm^2 aus- und verlege.

von Dreisatz (Gast)


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BTW, Heli, hält sich kräftigen Luftzug überm Boden und wird 23W locker 
wegblasen.

von Simon R. (nimos)


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Ok Leute,
danke für die vielen und schnellen Antworten!
Ich denke, ich werde 4mm (Durchmesser, ohne Isolierung) nehmen. Könnt 
ihr mir da vielleicht einen Shop empfehlen? Conrad ist da ja ziemlich 
teuer :(
Wäre schön, wenn dieser dann irgendwo in Berlin liegt :)

von Alexander S. (esko) Benutzerseite


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Conrad ist verhältnismäßig teuer.

Es gibt ein paar Lokale Elektroniklieferanten: Berlin, aber ich würde 
dir den Versandhandel empfehlen, denn sicherlich brauchst du noch jede 
Menge anderes Zeug. z.B. Reichelt, Pollin, Darius, CSD-Electronics, ...

von Simon R. (nimos)


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Ja, aber den Rest habe ich schon, also Accel Sensor, Gyro &Arduino; 
BL-Regler, Motoren und Chassis...
Ist sozusagen "Endmontage" :D
Dann Danke ich euch nochmal und wünsche euch nen schönen Abend :)

von Physiker (Gast)


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Dreisatz schrieb:
> Vielleicht noch etwas Zugabe, denn die kühlende Oberfläche steigt ja
> nicht quadratisch zum Querschnitt

Aus dem Bauch raus, grob geschätzt, könnte man drauf kommen, dass die 
Oberfläche mit der Wurzel der Querschnittsfläche steigt.
So simpel ist die Sache aber nicht, weil der Widerstand der Cu-Leitung 
kräftig mit der Temperatur steigt. Bei 200°C hat man schon den 
1,7-fachen Widerstand, so dass sich alleine über darüber die Leistung 
noch deutlich erhöht. Statt einer dicken Leitung sind wegen der besseren 
Kühlung also bei gleichem Gesamtquerschnitt mehrere dünne günstiger.

von So ein Forum (Gast)


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So ein  Forum, in dem die kognitive Individualebene zu einem 
destruktiven Identifikationskonflikt führt, ist eine äquvivalente 
Destruktivitätsflexibilität ein adäquates Floatingkorrelat, welches eine 
progressive Fluktuationsaversion zur Folge hat.

von MaWin (Gast)


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> welche Leitungsquerschnitt brauche ich
> DIN 57100

NICHT so dick wie eine Stromleitung im Haus.

Denn die hält sogar wenn die Sicherung noch nicht auslöst (also den ca. 
3-fachen Strom), und sie wird kaum warm wenn volle Leistung gezogen 
wird, und sie hat einen niedrigen Innenwiderstand damit der 
Kurzschlussstrom möglichst hoch bleibt.

Du musst also wissen:

Wie viel wärmer darf die Leitung werden als die Umgebungstemperatur ?
Wie viel Spannungsabfall (also Verluste) sind sinnvoll bei vollem Strom 
(das rechnet man gegen die Verluste, die entstehen, wenn der Kopter 
schwerer wird durch dickere Kabel, das Optimum liegt dort wo die 
Verluste durch die dünne Leitung pous die Verluste durch das höhere 
Gewicht am niedrigsten sind).

Wenn man also Isolierung PVC verwendet, darf die Leitung nur 70 GradC 
warm werden. Verwendet man Teflon, sind es schon 260 GradC. Das erlaubt 
Kabel mit 7 mal dünnerem Querschnitt.

Noch dünner darf es weredn wenn es ein Blechstreifen ist, denn der hat 
eine höhere Oberfläche und strahlt die Wärme besser ab, und ebenfalls 
noch dünner darf sie werden wenn sie kurz ist und an den Enden an etwas 
massiveres geschraubt wird, denn dort geht dann die Wärme hin.

Zum VERBINDEN von Akkus nimmt man normalerweise 0.2mm dicke 
Nickelblechstreifen, da reichen 5mm Breite schon locker für 88A.

Als kurzes KABEL reichen 1.5mm2 für 88A, denn das liegt offen und wird 
gekühlt.

Als langes Kabel (zu den Motoren) kann man dünneres nehmen weil ja nur 
22A fliessen. 0.75mm2 sind auch noch gut, wenn sie in Rohren aus 
Kunststoff verlegt werden. Zudem ist der Spannungsabfall nicht so 
relevant, wenn die Masserückführung des Motors über ein Metallgestell 
vom Kopter erfolgt.

Aber um es genau zu wissen, müsste man alles penibel nachrechnen, die 
Länghe und Verlegeart wissen, und sogar den Wirkungsgrad des Kopters 
(wieviel Watt braucht er um sich zu heben und wieviel wiegt er).

von eft (Gast)


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wie  lange  brauchen  die  Motoren  die  maximalen 22A ?
wieviel  brauchen  sie  im  Duerbetrieb ?
das  wird  wohl  eher  deutlich  darunter  liegen
für  diesen  Strom  + Reserve  sollte  der  Querschnitt  passen
die  Akkus  werden  die  ca  1300 W  sicher  auch  nur  kurze  Zeit 
liefern  können

das  ganze  sollte ja  auch  nicht  unnötig  schwer  werden
Teflon oder  Silikon Isolation wäre  da  sinnvoll - dürfte  bei Ebay 
auch  bezahlbar  zu  bekommen  sein

von Simon R. (nimos)


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Ich denke, das ich sie schon hier habe, werde ich mehrere dünne 
nehmen... dann kann ich auch proportional hochrechnen und aufrunden, 
oder?

von A.Max S. (amf)


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Simon R. schrieb:
> Ich denke, das ich sie schon hier habe, werde ich mehrere dünne
> nehmen... dann kann ich auch proportional hochrechnen und aufrunden,
> oder?

Ja, kannst du so machen.

von Simon R. (nimos)


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Ups... ich meinte natürlich DA ich sie schon bei mir habe ;)

von Udo S. (urschmitt)


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Die 22A sind ja wohl nur Lastspitzen
Vieviel Strom fliesst durchschnittlich (Schwebeflug)
Dann würde ich mit ca. 10A/qmm rechnen.

von Simon R. (nimos)


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Ok, dann mache ich das etwa, kommt ohnehin meiner Rechnung ziemlich 
nahe.

Allerdings habe ich mal kurz nachgerechnet und 40 Einzelkabel sind mir 
dann doch zu viel :D Habe hier nur Schaltlitze. Werde einfach bei 
Gelegenheit mal bei einem Shop in der Nähe meiner Schule vorbei schauen.

von Udo S. (urschmitt)


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Simon R. schrieb:
> Allerdings habe ich mal kurz nachgerechnet und 40 Einzelkabel sind mir
> dann doch zu viel :D Habe hier nur Schaltlitze. Werde einfach bei
> Gelegenheit mal bei einem Shop in der Nähe meiner Schule vorbei schauen.

Schau mal nach KFZ Kabel
Die haben oft 1,5 oder 2,5qmm.
Da gibts vieleicht in der kleinen Werkstatt um die Ecke auch einen Meter 
rot und schwarz geschenkt.

von Stefan S. (mexakin)


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einzelne kabel würde ich nicht nehmen, außer die sind schon einzeln bei 
2mm², also richtig dick, du weisst ja nicht haargenau wie sich dein 
lastsrom auf die kabel aufteilen wird, du vermutest zwar dass er gleich 
sind wird in allen einzeladern, aber die praxis zeigt dann doch mal was 
anderes und bei dir würde es dann eventuell brennen.

von Dennis H. (t1w2i3s4t5e6r)


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MaWin schrieb:
> Denn die hält sogar wenn die Sicherung noch nicht auslöst (also den ca.
> 3-fachen Strom), und sie wird kaum warm wenn volle Leistung gezogen
> wird, und sie hat einen niedrigen Innenwiderstand damit der
> Kurzschlussstrom möglichst hoch bleibt.

Naja, stimmt so nicht ganz, ein Kabel wird schon ordentlich warm, bei 
Vollbelastung. Sonst bräuchtest du in der Industrie nix mit Häufung 
beachten. Ein normales NYM-Kabel wird bei dauerhafter Vollbelastung 70 
Grad warm. Allerdings wird es diesen Zustand erst nach mehreren Stunden 
erreichen. Kurzzeitig wird das Kabel im Kurzschlussfall sogar bis 180 
Grad warm.

Aber um beim Thema zu bleiben, bin ich auch Mawins Meinung, wobei ich 
für 22A nicht bloß 0,75mm² nehmen würde, soviel mehr kostet ein oder 
zwei Querschnitte größer die Leitung auch nicht, schließlich ist es nur 
ein Einzelstück. Sicherlich reichen 0,75mm² aber 1,5mm² oder 2mm² sieht 
einfach besser aus, also da hat man auch vom optischen her den Eindruck, 
das dieses Kabel ausreicht.

Wie willst du eigentlich den Strom verteilen? Also von einem Akku auf 4 
BL-Regler und noch für die Steuerung was?

Ich werde bei meinem Hexa 1 x 15 mm Kupferbänder von meiner Arbeit 
nutzen und dort jeweils 2,5mm² auflöten. 2,5mm² deshalb, weil das noch 
da ist. Und als Zuleitung vom Akku zu den Bändern wird es warsch um die 
10mm² werden. Aber bei den Querschnitten ist einfach die optische 
Sicherheit mit eingerechnet und es kostet mich nix, da ich es entweder 
auf Arbeit habe oder noch zuhause, somit konnte ich bisschen reichlicher 
nutzen.

MfG Dennis

von Simon R. (nimos)


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Ja, ich werde wie gesagt EIN Kabel nehmen, allerdings bei 4mm 
Durchmesser;
Das mit KFZ-Kabel klingt zwar nicht schlecht, ist aber dann schon 
ziemlich knapp...
Der wiegt mit allem so etwa 1500g bei ca 4000g Schub, 80x60cm Abmessung, 
da kommts nicht auf den Gramm an :)

Dennis H. schrieb:
> Wie willst du eigentlich den Strom verteilen? Also von einem Akku auf 4
> BL-Regler und noch für die Steuerung was?

So ist der Plan, ich habe 3x 30C bei 1800 mAh weil das insgesamt 
billiger kommt und ein Schaden leichter zu ersetzen wäre.

Wo schon mal erwähnt, die Steuerung wird von einem Arduino Pro 
übernommen, ein Freund und ich wollen dann die Steuersoftware dazu 
entwickeln :)

von Brater (Gast)


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Hinweis am Rande: bei manchen gibt es Listen mit den Bemessungsströmen. 
Allerdings ist das auch immer leicht von Nachteil, da sie möglichst viel 
möglichst teures Zeug verkaufen wollen ;)

Im Übrigen: Kabel != Leitung :P

von Thomas W. (Gast)


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stefan schmitt schrieb:
> du weisst ja nicht haargenau wie sich dein lastsrom auf die kabel
> aufteilen wird
Haargenau braucht man es nicht zu wissen und durch den positiven 
Temperaturkoeffizienten sorgen die Kabel schon selber dafür, dass sich 
der Strom ziemlich gleichmäßig verteilt.

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