Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kabelstärke bei 24V und 3A


von Torsten C. (tcurdt)


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Ich würde an ein Netzteil gerne ein flexibeleres Kabel anbringen.
Derzeit ist es (angeblich) ein AWG18 (sieht für mich aber eher nach 
AWG20 - maximal AWG19 aus).
Die Informationen im Netz welchen Querschnitt man für welchen Strom 
nehmen sollte find ich bisher noch nicht ganz stimmig. Vielleicht schaue 
ich aber auch einfach nur an den falschen Stellen.

Die Eckdaten:
Spannung 24V bis 3A Gleichstrom.
2-addrige Kupferlitze mit Silikonmantel, 1.5m, frei und nicht verlegt.
Benutzung unter Zimmertemperatur.
Spannungsabfall is nicht direkt relevant (der Verbraucher kommt mit 
12-24V zurecht), lediglich die Abwärme sollte sich in sinnvollen Grenzen 
halten.


Was ich gelesen habe sollten es über den Daumen 0.5mm² sein.
Aber vielleicht kann man das ja auch ein bisschen genauer angehen.
Denn falls 0.2mm² funktionieren sollten wäre mir das wesentlich lieber.

Wenn ich es richtig verstehe müsste die Rechnung bei einer Litze mit 
0.2mm² für 1.5m so aussehen:

 R = p * l / A

 p = 0.017Ω*mm²/m (spez. Widerstand Kupfer bei 20°C)
 l = 1.5m
 A = 0.2mm²

 R_kabel = 0.017Ω * mm²/m * 1.5m/0.2mm² = 0.1275Ω

 R_last = U²/P = (24V)²/72W = 8Ω

 R_ges = 2 * R_kabel + R_last = 2 * 0.1275Ω + 8Ω = 8.255Ω

 I_ges = 24V / 8Ω = 3A

 U_kabel = 0.1275Ω * 3A = 0.3825V

 P_kabel = U_kabel * I_ges = 0.3825V * 3A = 1.1475W

Das bedeuted es wären dann 1.1475W die als Wärme entstehen.
Oder hab ich da was falsch gemacht?

Die nächste Frage wäre dann natürlich zu was für einer Erwärmung das 
führt bei 1.5m Kabel - und ob das noch OK wäre. Wobei das mit Isolierung 
und Kühlung durch die umgebende Luft sicher nicht ganz so einfach ist.

Ich könnte natürlich auch einfach mal ausprobieren,
aber es macht mich gerade wahnsinnig solche Informationen nicht zu 
finden.
Kann mir da jemand weiterhelfen?

Gruss,
Torsten

von Teo D. (teoderix)


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Torsten C. schrieb:
> U_kabel = 0.1275Ω * 3A = 0.3825V

Wo is die zweite Leitung hin?

Torsten C. schrieb:
> Wobei das mit Isolierung
> und Kühlung durch die umgebende Luft sicher nicht ganz so einfach ist.

~1W pro Meter, das wird wohl kaum merklich wärmer werden, selbst wenn du 
es noch in Watte packst.
Nur halt nich aufrollen etc. :)

: Bearbeitet durch User
von Jörg R. (solar77)


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Teo D. schrieb:
> Torsten C. schrieb:
>> U_kabel = 0.1275Ω * 3A = 0.3825V
>
> Wo is die zweite Leitung hin?

Was Teo sagen will ist dass Du den Widerstand für 3 Meter berechnen 
musst. Der Strom muss ja auch wieder zurück in das Netzteil?


Torsten C. schrieb:
> p = 0.017Ω*mm²/m (spez. Widerstand Kupfer bei 20°C)

Hier würde ich 0,0178 ansetzten. Der Widerstandswert für Deine Rechnung 
kommt dann, für 3 Meter, auf 0,267 Ohm.


Hier noch ein Link zum Thema AWG:

https://www.sab-kabel.de/kabel-konfektion-temperaturmesstechnik/technische-daten/kabel-leitungen/amerikanischer-litzenaufbau.html


Torsten C. schrieb:
> Denn falls 0.2mm² funktionieren sollten wäre mir das wesentlich lieber.

0.2mm² ist grenzwertig. So knapp würde ich das Kabel nicht auslegen.

: Bearbeitet durch User
von Manfred (Gast)


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Jörg R. schrieb:
> kommt dann, für 3 Meter, auf 0,267 Ohm.

So ist das besser als Torstens Rechnung.

Bei 0,2mm² komme ich auf 2,5 Watt, bei 0,5mm² auf 1 Watt Verluste 
(gerundet).

> 0.2mm² ist grenzwertig. So knapp würde ich das Kabel nicht auslegen.

Ebenso, ohne Nachzurechnen: 0,2mm² bei 3A würde ich nicht machen, obwohl 
es vmtl. kein Problem gibt.

von Verlustleistungsphobiker (Gast)


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> Ich würde an ein Netzteil gerne ein flexibeleres Kabel anbringen.

Dann achte auf den Wert in Flexibels  (statt Decibels !-)

Die Flexibilität von Litze is nich alleine vom Cu-Querschnitt bestimmt, 
sondern von der Feinheit der einzelnen Litzendrähtchen und deren 
Verseilung. Natürlich braucht es von den feineren mehr um Gleichstand im 
Gesamtquerschnitt zu erreichen. Siehe Laborstrippen. (und die 
Steifigkeit der Isolation, da bist Du ja bereits bei Silikon)

Du findest bestimmt genügend flexible Litze auch in 1mm^2 und gar 
2.5mm^2, Du muss nur den Preis dafür hinblättern. Suche nach HF Litze 
(Hoch Flexibel).

von Hmm (Gast)


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Unabhängig vom Querschnitt musst du folgendes bedenken:
Meist sind mehrere Platinen über 24V und GND verbunden. Ein 
Spannungsabfall im Kabel führt dazu, dass sich die GND-Potentiale der 
Platinen unterscheiden können - schließlich müssen die 3A über die 
Leitung zurück zum Netzteil.

Bei normalen Digitalsignalen reicht eine Potentialdifferenz von 0,7V 
schon aus aus, um Bauteile zu zerstören - ein CMOS-Eingang hat eine 
Diode gegen GND, und wenn die Spannung am Eingang unter -0,7V fällt, 
leitet die. das ist nicht wünschenswert.

Daher immer auch den Spannungsabfall abschätzen, und überlegen, wo der 
Strom in der GND-Leitung überall fließen kann.

Das ist übrigens der Grund für Dinge wie galvanische Trennung bei 
Ethernet und den -7 - +14V bei RS485.

Es wird oft unterschätzt, was das für Probleme machen kann.

von Torsten C. (tcurdt)


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>>> U_kabel = 0.1275Ω * 3A = 0.3825V
>>
>> Wo is die zweite Leitung hin?
>
> Was Teo sagen will ist dass Du den Widerstand für 3 Meter berechnen
> musst. Der Strom muss ja auch wieder zurück in das Netzteil?

Ja, deswegen hatte ich

  R_ges = 2 * R_kabel + R_last

aber ich da ich R_ges nirgends weiter genutzt habe war da bei meiner 
Rechnung wohl noch was falsch :)

>> p = 0.017Ω*mm²/m (spez. Widerstand Kupfer bei 20°C)
>
> Hier würde ich 0,0178 ansetzten. Der Widerstandswert für Deine Rechnung
> kommt dann, für 3 Meter, auf 0,267 Ohm.

OK


> Hier noch ein Link zum Thema AWG:
>
> 
https://www.sab-kabel.de/kabel-konfektion-temperaturmesstechnik/technische-daten/kabel-leitungen/amerikanischer-litzenaufbau.html

Bei Litzen läßt sich ja nicht so einfach der der Durchmesser bestimmen 
(wie ich finde) - aber ich komme beim original Kabel auf 0.8-0.9mm. 
Daher die Vermutung, dass AWG18 nicht stimmt.

Laut der Tabelle wären es dann
- bis zu 3 Adern
- bis 30 Grad
- bei 3A

=> AWG 22 bzw. 0,33mm²


>> Denn falls 0.2mm² funktionieren sollten wäre mir das wesentlich lieber.
>
> 0.2mm² ist grenzwertig. So knapp würde ich das Kabel nicht auslegen.

Passt halt vom Kabelaußendurchmesser so gut.
Und ist auch keine Dauerlast von 3A.
Deswegen überhaupt die Überlegung.

Und ist schon noch ein bisschen flexibler als das 0.5mm² - aber sind 
beides schon hoch flexible Kabel.

Aber ja - ist knapp :-/

von Torsten C. (tcurdt)


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> Die Flexibilität von Litze is nich alleine vom Cu-Querschnitt bestimmt,
> sondern von der Feinheit der einzelnen Litzendrähtchen und deren
> Verseilung. Natürlich braucht es von den feineren mehr um Gleichstand im
> Gesamtquerschnitt zu erreichen. Siehe Laborstrippen. (und die
> Steifigkeit der Isolation, da bist Du ja bereits bei Silikon)

Ja, ich hab halt hier noch gutes 0.22mm² und 0.5mm² liegen.
Beides sind schon HF Litzen. Den genauen Wert für deren Flex hab ich 
leider nicht. Gefühlt bräuchte ich genau was dazwischen - wie es denn 
immer so ist :-/

von Torsten C. (tcurdt)


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Hmm schrieb:
> Unabhängig vom Querschnitt musst du folgendes bedenken:
> Meist sind mehrere Platinen über 24V und GND verbunden. Ein
> Spannungsabfall im Kabel führt dazu, dass sich die GND-Potentiale der
> Platinen unterscheiden können - schließlich müssen die 3A über die
> Leitung zurück zum Netzteil.

Hmm - da komm ich gerade noch nicht mit. Ich habe doch einen 
Verbraucher.
Wie sollte der unterschiedliche GND-Potentiale haben?

von Ulf L. (ulf_l)


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Verlustleistungsphobiker schrieb:
> Suche nach HF Litze
> (Hoch Flexibel).


Das HF steht for Hochfrequenz, weil da alle einzelandern gegeneinander 
isoliert sind um die Auswirkung des Skin-Effekte zu minimieren. Mit 
Hochflexibel hat das nix zu tun.

Gruß Ulf

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Irgendwann hatte ich einmal ein paar Muster von Muldental Elektronik 
erhalten, bei denen ich extrem überrascht war, wie flexibel man Litzen 
herstellen kann. Ich hätte die eher für Bindfäden stat für elektrische 
Leitungen gehalten.

Muldental spezifiziert z.B. die folgende Servoleitung mit 0,14mm² sogar 
für 3A, allerdings sicherlich als Spitzenstrom:

https://m-el.eu/details/54022

Ggf. kannst Du dort ja einfach nachfragen, welches die flexibelste 
Leitung im Angebot ist. Ich habe leider keine Typenbezeichnung zur Hand.

Nachtrag:

Hier ist das Zeug, d.h. 0,25mm² bestehend aus 130*0,05mm Drähten, mit 
4,5A Dauerstrom und 10,4A Spitzenstrom:

https://m-el.eu/details/55003

: Bearbeitet durch User
von Lothar M. (Firma: Titel) (lkmiller) (Moderator) Benutzerseite


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Andreas S. schrieb:
> Ggf. kannst Du dort ja einfach nachfragen, welches die flexibelste
> Leitung im Angebot ist.
Generell: Silikonlitze, feinstdrähtig...

von Dieter (Gast)


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Einfach mal in die DIN schauen, was dort angegeben ist.  Steht nicht 
grundlos dort.

von Torsten C. (tcurdt)


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Dieter schrieb:
> Einfach mal in die DIN schauen, was dort angegeben ist.  Steht nicht
> grundlos dort.

Dazu müsste ich aber auch erst einmal wissen welche DIN.
Das meiste was ich in die Richtung gefunden habe fing erst bei 0,75mm² 
an.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Lothar M. schrieb:
> Andreas S. schrieb:
>> Ggf. kannst Du dort ja einfach nachfragen, welches die flexibelste
>> Leitung im Angebot ist.
> Generell: Silikonlitze, feinstdrähtig...

Zum einen hatte ich den entsprechenden Typ doch noch bei Muldental 
gefunden, und zum anderen habe ich hier irgendwo ein Muster des Kabels 
herumliegen. Daher weiß ich ganz sicher, dass dieser Typ weicher ist als 
alles andere, was ich bislang kabelmäßig in den Händen hielt.

von Dergute W. (derguteweka)


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Moin,

Andreas S. schrieb:
> Daher weiß ich ganz sicher, dass dieser Typ weicher ist als
> alles andere, was ich bislang kabelmäßig in den Händen hielt.

Neu oder mit Perwoll gewaschen?

SCNR,
WK

von Sumo (Gast)


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Torsten C. schrieb:
> Die Eckdaten:
> Spannung 24V bis 3A Gleichstrom.
> 2-addrige Kupferlitze mit Silikonmantel, 1.5m, frei und nicht verlegt.

Torsten C. schrieb:
> Dazu müsste ich aber auch erst einmal wissen welche DIN.

Dazu steht in der DIN VDE 0298-4, 2003-08
Für mehradrige Leitungen: 3A - 0,5mm²
Wenn es eine einadrige Leitung wäre, würde für 3A ein Querschnitt von 
0,14mm² genügen.

von Andreas S. (Firma: Schweigstill IT) (schweigstill) Benutzerseite


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Dergute W. schrieb:
> Neu oder mit Perwoll gewaschen?

Neu.

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