Hallo zusammen, könnte mir jemand bitte auf die Sprünge helfen? Ich muss über eine Leitung einen 20 Ampere-Puls von ca. 15ms schicken. Wenn ich die Leitung und die Anschlüsse für einen Querschnitt von 20 Ampere auslege wird mir das etwas zu klobig. Wie lege ich den Querschnitt vernünftig fest? Gibt es da Formeln oder Vorschriften? Vielen Dank für Eure Hilfe. Gruß G.
Leiterbahnen: http://www.mikrocontroller.net/articles/Leiterbahnbreite Kabel: http://kfkok-com.cust.netzone.ch/Ausbildung2007/kabelquerschnitte.htm
Günther schrieb: > Wie lege ich den Querschnitt vernünftig fest? > Gibt es da Formeln oder Vorschriften? Ja, alles genormt. Google: "Strom Leiterbahn" "Strom Querschnitt Kabel" Je nachdem, ob Leiterplatte oder Kabel. Klobig wirds bei 15A wohl schon, wobei man auch sagen muss, dass ganze ist genormt für Dauerbelastung. Über Google findest eventuell auch etwas für kurze Stromimpulse.
Günther schrieb: > Wie lege ich den Querschnitt vernünftig fest? So, dass nicht zuviel Spannung dran abfällt. Die Erwärmung hängt natürlich von der Wiederholrate des Pulses und der Wärmeabgabe an die Umgebung (Isolation, Einbaubedingungen) ab.
Also für eine erste abschätzung würde ich mir den termischen Widerstand für eine bestimmte fläche der Leiterbahn und Luft (Wärmeleitfähigkeit) berechnen (die Rückseite erst mal nicht beachten weil kann nur besser werden). Dann aus dem Spezifischen Widerstand (elktrisch) und den Strom die Leistung im Dauerbetrieb betrachten und dann mittels Puls Pausen Verhältnis die Effektive Leistung berechen. Daraus kann man schon mal den Erwartete Temperaturanstieg abschätzen. Eine vernünftige Stromdichte sollte jedoch als ausgangswert zur abschätzung für die gewählte Leiterbahnfläche angenommen werden. Da die Rücksetite nicht betrachtet wurde und auch die Konvektion nicht beachtet wurde kann das Ergebnis nur besser sein. Man kann aus den genannten Parametern + Schmelpunkt von Kupfer usw. natürlich ein komplexes Gleichungssystem herleiten und den optipunkt bestimmen.
Uwe schrieb: > Also für eine erste abschätzung würde ich mir den termischen Widerstand > für eine bestimmte fläche der Leiterbahn und Luft (Wärmeleitfähigkeit) > berechnen (die Rückseite erst mal nicht beachten weil kann nur besser > werden). Bei einem 15ms Puls ist der thermische Widerstand völlig schnuppe. Da kommt es nur auf die im Leiter in Wärme umgesetzte Energie und die Wärmekapazität des Leiters an. Wärmeleitung ist laaangsam.
Günther schrieb: > Ich muss über eine Leitung einen 20 Ampere-Puls von ca. 15ms schicken. Definiere "Leitung". Wie oft kommt der Puls? Wie lange hintereinander? Was hängt hinten dran? Wie viel Leistung hast du vorne verfügbar? Fragen über Fragen... Oliver
>Bei einem 15ms Puls ist der thermische Widerstand völlig schnuppe.
Bei einem Puls Pause Verhältnis von 50% wäre das aber nicht so.
Bei einem Puls Pause verhältnis von 1 zu 10000 schon.
Oliver S. schrieb: > Wie oft kommt der Puls? Was ist an "einen Puls" so schwer zu verstehen. Das ist IMHO ein Einzelereignis.
Uwe schrieb: > Bei einem Puls Pause Verhältnis von 50% wäre das aber nicht so. Dann wäre das mindestens ein Pulspaket.
Je nah Parameter können Physikale Ekfekte halt vernachlässigt werden oder nicht bzw. wenn ein komplexes Gleichungsystem aufgestellt wird werden die etsprechenden Terme bzw. Physikalischen größen halt vernachlässigbar klein.
Uwe schrieb: > Je nah Parameter können Physikale Ekfekte halt vernachlässigt werden Deshalb wird man sich für eine grobe Abschätzung auch auf die wesentlichen Effekte konzentrieren.
Während mit Impuls ein einmaliger Vorgang bezeichnet wird, dessen Augenblickswerte nur innerhalb einer beschränkten Zeitspanne merklich von null abweichen[3], wird ein Puls in der Elektrotechnik als periodischer Vorgang definiert, der aus einer sich kontinuierlich wiederholenden Folge von gleichen Impulsen besteht[4]. Der Begriff Impuls ist in diesem Kontext nicht mit dem Begriff des Impulses aus dem Bereich der Mechanik zu verwechseln. Quelle: http://de.wikipedia.org/wiki/Puls_%28Elektrotechnik%29
Hallo zusammen, Vielen Dank für Eure Antworten. Der Puls kommt 14 mal hintereinander, in einem Abstand von 5 Sekunden. Dann dauert es Stunden bis zum nächsten Puls. Von der Leiterplatte auf Buchse/Stecker auf Leitung xy ...
Günther schrieb: > Der Puls kommt 14 mal hintereinander, in einem Abstand von 5 Sekunden. Bei dem resultierenden Tastverhältnis von 0.3% kann man das wohl auch für die thermisch Abschätzung ausreichend genau als Einzelimpulse rechnen, so dass man alleine mit Verlustenergie, Wärmekapazität der Leiterbahn und tolerierbarer Temperaturerhöhung die Sache gut genug im Griff hat.
Wie dick darf es denn werden? Ist 1mm² schon zu viel? Und wie lang soll es sein? Oliver
F.Fo. schrieb: > Was ist an "einen Puls" so schwer zu verstehen. Das ist IMHO ein > Einzelereignis. Scheinbar ist daran mehr schwer zu verstehen, als du denkst. :P Günther schrieb: > Der Puls kommt 14 mal hintereinander, in einem Abstand von 5 Sekunden.
Also: > 14 mal hintereinander, in einem Abstand von 5 Sekunden. > 20 Ampere-Puls 15ms So jetzt rechnen und ergebnis Präsentieren (oder solllen wir das jetzt machen). http://de.wikipedia.org/wiki/Spezifischer_Widerstand http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Stromdichte http://de.wikipedia.org/wiki/Spezifische_W%C3%A4rmekapazit%C3%A4t
@ Günther (Gast) >Der Puls kommt 14 mal hintereinander, in einem Abstand von 5 Sekunden. Macht im Mittel 20A * 15ms/5s = 60mA Dafür reichen 0,1mm^2 Querschnitt. Und die Wärmekapazität ist hoch genug, den Draht nicht schmelzen zu lassen. Wer's nicht glaubt, soll rechnen. http://oliverbetz.de/pages/PIM/ImpulsBelastbarkeit
Du mußt jetz halt herausfinden wieviel Energie in dem Stück Kupfer in Wärme umgesetzt werden, dafür brauchst du halt noch die Spannung die über dem Stück Kupfer anliegt wenn der Strom drüber fließt.
Uwe schrieb: > ... dafür brauchst du halt noch die Spannung die über dem > Stück Kupfer anliegt Und die ergibt sich direkt aus dem Leiterquerschnitt, dem spezifischen Widerstand, der Länge und dem Strom. Allerdings braucht man sich eigentlich nur um die Energie pro Länge zu kümmern. Eine lange Leitung merkt nur der Verbraucher, der dann nicht mehr so viel Spannung abbekommt.
Soweit Eure Theorie. Meine praktische Frage wäre eher: wo raucht es, wenn dieser kurze Impuls durch Transistortod mal "etwas länger" wird!! Zur Netiquette gehört auch, daß man das GANZE Problem kurz schildert. Je nach Anwendung Herzschrittmacher oder mehrlagige Leiterplatte könnten noch andere Fakten die Entscheidung beeinflussen.
Mike schrieb: > Eine lange Leitung merkt nur der Verbraucher, der dann nicht > mehr so viel Spannung abbekommt. 20A sind 20A sind 20A. Eine längerer Leitung bemerkt nur die Stromquelle, die dafür dann eine höhere Spannung anlegen muß. Wenn es denn überhaupt eine Stromquelle gibt, und es überhaupt 20A sind, und es überhaupt 20A sein müssen, und überhaupt... Aber wie jetzt schon mehrfach geschrieben wurde, ohne vollständige Randbedingungen ist das alles Raterei. Oliver
Hallo zusammen, vielen Dank für Euren input. 5000V deshalb ist der Strom nicht zu hoch gegriffen. Abgabeenergie des Pulses max. 360 Joule. Last 50 Ohm. Ich hab die Norm schon gelesen, da steht die Antwort bzw. der Weg zu meiner Frage nicht drin. Ich musste mich bisher nicht mit dieser Thematik auseinander setzen. Deshalb noch einmal vielen Dank. Grüße G.
> 5000V deshalb ist der Strom nicht zu hoch gegriffen. > Abgabeenergie des Pulses max. 360 Joule. > Last 50 Ohm. 5000V/50Ω = 100A 360 Joule setzt ein Toaster in einer halben Sekunde um, da kann also nicht so viel passieren ... --- Ich arbeitete mal mit MOSFET, die schon ganz ordentlich Strom "konnten", angeblich 60 Ampere dauernd, bis 240A Puls: Die hatten TO220-Gehäuse mit normalen Anschlüssen !
>Macht im Mittel 20A * 15ms/5s = 60mA >Dafür reichen 0,1mm^2 Querschnitt. Und die Wärmekapazität ist hoch >genug, den Draht nicht schmelzen zu lassen. Ist ne 111111 fache Überlastung. >Wer's nicht glaubt, soll rechnen. hmmmm
Es bleibt auch noch zu klären, ob die Induktivität der Leitung diesen Stromanstieg überhaupt zulässt...
>> Ist ne 111111 fache Überlastung. > Wer's nicht glaubt, soll rechnen. Also: 20A/111111 = 0,18 mA (Damit ist man auf der sicheren Seite !) Die Beinchen beim TO220-Gehäuse (s.o.) haben nicht mal 0,5 mm². Für die Erwärmung durch einen kurzen ("kurz" im Verhältnis zur Wärmezeitkonstante) Stromimpuls ist natürlich nicht der arithmetisch mittlere Strom relevant, sondern der I²t-Wert. (Wird bei u.a. bei Schmelzsicherungen benutzt, s. z.B. http://www.sicherungen.de/de/?site=kennlinien&subsite=i2t )
photon schrieb: > Ist ne 111111 fache Überlastung. Woran machst du den Faktor fest? IMHO ergibt das beim Einzelimpuls eine Temperaturerhöhung von 3K - wenn ich mich nicht irre ...
Günther schrieb: > 5000V deshalb ist der Strom nicht zu hoch gegriffen. > Abgabeenergie des Pulses max. 360 Joule. > Last 50 Ohm. Warum schreibst du nicht gleich, dass du von einem Defibrillator schreibst? Jedenfalls passen dazu deine Angaben. Lediglich die 5000V sind etwas hoch. 3500V bis 4000V sind eher realistisch. Für deinen Einzelpuls ist der Querschnitt bezüglich der Erwärmung nicht so relevant, da zwischen jedem Puls genug Zeit zum Abkühlen ist. Die Frage ist eher, wie viel Energie in der Leitung und wie viel Energie in der Last umgesetzt werden soll. Wenn es sich wirklich um einen Defi handelt, muss afaik 95% der Energie in der Last umgesetzt werden. Die Kabel von Einwegelektroden haben ca. 1,5mm^2
>> Ist ne 111111 fache Überlastung. >Woran machst du den Faktor fest? Das war die Annahme, dass eine 60mA Leiterbahn reichen würde. Diese hätte dann bei 60mA eine Temperaturerhöhung von 10K. Dicke wahrscheinlich um die 0.05mm, also Superfeinstleiter. Die Leistung steigt quadratisch. 20A ist das 333fache von 60mA. Und eben 333-imQuadrat = 111111 fache Leistung. Dann wäre die Temperaturzunahme auch etwa bei 10K * 111111 liegen. Also ca. eine Million-Grad. MILLION ! >Und die Wärmekapazität ist hoch >genug, den Draht nicht schmelzen zu lassen. ich weiss ja nicht ..... Ob das die Kupferatome genau so gelassen sehen ...
@ photon (Gast) >ich weiss ja nicht ..... Ob das die Kupferatome genau so gelassen sehen >... Mensch, ähhh photon, bist du heute lustig! http://www.mikrocontroller.net/articles/Leiterbahnbreite Querschnitt 0,1mm^2, 20A, 15ms -> dT = 3,1K Hatte schon mal einer ausgerechnet.
>Macht im Mittel 20A * 15ms/5s = 60mA trotzdem total falsch, weil man hier mit den Quadraten rechnen muss. >Querschnitt 0,1mm^2, 20A, 15ms >-> dT = 3,1K 0,0051 * 20A^2 * 0,015s / 0,1mm^2 = 3,06K ok. Ich nehm 0.15mm Draht und 4Ampere (die stehen grad vor mir). 0.15sek geht schlecht. Ich warte 1sek. Dann beginnt der Draht zu rauchen. 0,0051 * 4A^2 * 1s / 0,15mm^2 = 3,62K
@ photon (Gast) >Ich nehm 0.15mm Draht und 4Ampere (die stehen grad vor mir). 0.15sek >geht schlecht. Ich warte 1sek. Dann beginnt der Draht zu rauchen. >0,0051 * 4A^2 * 1s / 0,15mm^2 = 3,62K Ungläubig du bist, mein junger Schüler des Lichts. An Dyskalkulie du leiden tust. Doch heilbar seinen deine Krankheit, wenn zum Lichte du dich zuwenden kannst. 0,15mm Drahtduchmesser sind 0,017mm^2 QUERSCHNITT! Aufpassen, der Querschnitt geht QUADRATISCH ein, dort kommen als Teilergebnis mm^4 raus! dT = 5,2e-3 * 4A^2*1s / (0,017mm^2)^2 = 288K Das korrespondiert schon eher mit deiner Beobachtung.
@ photon (Gast) >>Macht im Mittel 20A * 15ms/5s = 60mA >trotzdem total falsch, weil man hier mit den Quadraten rechnen muss. Sagt wer? Für den MITTELWERT stimmt das schon so, steht ja auch da. Das für die Erwärmung der EFFEKTIVWERT eher eine Rolle spielt, wurde nie bestritten.
@ Tilo Für die Prüfung muss die Ausgangsspannung des Defi U*1,5 genommen werden. Deshalb hab ich zu den 5kV gegriffen.
Günther schrieb: > könnte mir jemand bitte auf die Sprünge helfen? > > Ich muss über eine Leitung einen 20 Ampere-Puls von ca. 15ms schicken. > Wenn ich die Leitung und die Anschlüsse für einen Querschnitt von 20 > Ampere auslege wird mir das etwas zu klobig. > > Wie lege ich den Querschnitt vernünftig fest? > Gibt es da Formeln oder Vorschriften? > > Vielen Dank für Eure Hilfe. > Gruß G. Das wäre doch eigentlich ein Fall für einen Ringkern: -Klare Trennung von Steuerteil und Leistungsteil -Impulshöhe durch Sättigung des Kerns begrenzt -Spannungsspitzen, aus der Leitungselektronik stammend, können vermieden werden, die 5kV sind ja nicht ohne.
:
Bearbeitet durch User
Falk Brunner (falk) schrieb u.a.: > Dass für die Erwärmung der EFFEKTIVWERT eher eine Rolle spielt, wurde nie > bestritten. **** Rechtsanwälte lieben solche Definitionen. Höchstens noch völlig weltfremde Techniker etc. würden noch nachfragen: Wieviel 'eher' ?
@ U. B. (pasewalker) >Rechtsanwälte lieben solche Definitionen. Wohl leider wahr :-( >Höchstens noch völlig weltfremde Techniker etc. würden noch nachfragen: >Wieviel 'eher' ? Ok, hier mal wieder ernsthaft (echt?) Den Effektivwert kann man auf zwei Wegen ausrechnen.
Huch, etwas mehr als 60mA Oder über den Formfaktor
http://de.wikipedia.org/wiki/Formfaktor_%28Elektrotechnik%29
Günther schrieb: > @ Tilo > > Für die Prüfung muss die Ausgangsspannung des Defi U*1,5 genommen > werden. > Deshalb hab ich zu den 5kV gegriffen. Mal mal bitte einen Aufbau, was du genau prüfen willst. Wenn du von aussen an den Therapieausgang 5kV anschließt, darf da fast kein Strom fließen. Hier gelten auch nicht die U*1,5 sondern fixe 5kV, die als maximale Spannung erlaubt sind. Damit soll nur geprüft werden, was passierne würde, wenn zwei Defis paralell angeschlossen sind. Die U*1,5 gelten für Isolationsstrecken und Spannungsfestigkeit. Das sind andere Prüfungen, da ist kaum Energie dahinter. Was genau willst du eigentlich prüfen, 60601-2-4?
Ach wo sind denn all die Praktiker geblieben die es einfach mal ausprobieren? Es zeigt sich in der Realität ob es funzt, nicht allein auf dem Papier. Anders audüsgedrückt: Wichtich is auf'm Platz!
Falk Brunner schrieb: > Huch, etwas mehr als 60mA Bei 60mA würde sich ein Draht mit 0,1mm^2 auch nicht um gut 3 K erwärmen.
@ Mike (Gast) >Bei 60mA würde sich ein Draht mit 0,1mm^2 auch nicht um gut 3 K >erwärmen. Das kann man so oder so nicht vergleichen. Denn bei eine konstanten Strom wird auch konstant Wärme an die Umgebung abgegeben. Bei einem kurzen Strompuls landet alle Energie in Form von Wärme im Kupfer und bewirkt damit eine höhere Erwärmung.
Berücksichtigt auch den zulässigen Spannungsabfall. Nicht, dass seine Stromversorgung 1V 20A liefert, und er am Wende auch noch 0,999 Volt bei 20A heraus holen will.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschaltenBitte melde dich an um einen Beitrag zu schreiben. Anmeldung ist kostenlos und dauert nur eine Minute.
Bestehender Account
Schon ein Account bei Google/GoogleMail? Keine Anmeldung erforderlich!
Mit Google-Account einloggen
Mit Google-Account einloggen
Noch kein Account? Hier anmelden.