Gibt es eine Möglicht auszurechnen wieviel eine Leiter verträgt?
Hallo,
folgender Fall:
Ein Stromkabel welches für 230V ausgelegt ist liegt vor. Das kabel besteht aus mehreren Fäden. Nun will ich wissen wieviel so ein Faden aushält.
Wie kann ich da rechnerisch ran gehen. Oder muss eins der Fäden belasten bis es Durch ist damit ich es weiss?!?
6 Antworten
Für den elektrischen Leiter nimmt man in der Regel als Material Kupfer. Jedes Material benötigt eine bestimmte Energie bis der Schmelzpunkt erreicht ist. Diese Energie wird dem Körper dann durch die Verlustleistung zugeführt.
Die Verlustleistung auf einer Leitung berechnet sich mit der Grundformel P=U*I
Dabei wird für U dann der Spannungsfall angegeben.
Unsere Energie die am Ende zum erwärmen der Leitung führt kommt zunächst hier her, die Restliche elektrische Energie trägt NICHT zum erwärmen des elektrischen Leiters bei.
Da wir bei der Leitungsverlegung nicht wollen, dass der elektrische Leiter überlastet wird, wird der Leiterquerschnitt so gewählt, sodass die maximale Belastungsgrenze nicht überschritten wird. Die Werte für die maximale Belastbarkeit kann man der der Tabelle der entsprechenden DIN Norm entnehmen:
Hier wird die Maximale Belastbarkeit angegeben und gleichzeitig Rücksicht auf die Verlegeart genommen. Warum die Verlegeart eine Rolle spielt ist simpel:
Kupfer ist ein sogenannter Kaltleiter, leitet den elektrischen Strom also besser, wenn er im kalten Zustand ist und die maximale Belastbarkeit nimmt hier zu, denn an einem Leiter mit einem kleineren Widerstand fällt eine kleinere Spannung ab und die Verlustleistung wird kleiner die zur Wärmeentwicklung beitragen kann.
Ist das Kabel in wärmegedämmten Wänden verlegt, kann die Wärme schlechter abgegeben werden und die Belastbarkeit sinkt während der Widerstand der Leitung entsprechend steigt.
Das alleine reicht natürlich nicht für den richtigen Querschnitt zusätzlich darf der maximale Spannungsfall von fest installierten Leitungen 3% der Nennspannung nicht übersteigen.
Den Spannungsfall berechnet man dann mit der entsprechenden Formel für den Spannungsfall:
Der Gleichstromkreis und der Wechselstromkreis kann an sich gleich behandelt werden. Der einzige unterschied ist der Phasenverschiebungsfaktor Cosphi.
ist der Phasenverschiebungsfaktor 1, kann dieser genauso gut weg gelassen werden. Eine Phasenverschiebung tritt besonders dann auf, wenn Induktive oder Kapazitive Lasten im System eine Rolle spielen. Dann haben wir im System keine reine Wirkleistung mehr sondern es kommt eine Blind und eine Scheinleistung dazu, die sich aus Wirk- und Blindleistung zusammensetzt. Das wird hier berücksichtigt.
Im Drehstromsystem haben wir zusätzlich noch den Verkettungsfaktor Wurzel 3.
Ansonsten ist die Formel recht einfach erklärt. Wir haben 2* die Länge l, der Strom muss ja hin und zurück fließen, den spezifischen Widerstand von Kupfer in dem Fall und den Leiterquerschnitt A der sich antiproportional zum Widerstand der Leitung verhält. Ist der Querschnitt groß, dann ist der Widerstand klein, ist der Querschnitt klein, dann ist der Widerstand groß.
Hast du also eine Leitung, die den Strom von 16A aushält aber einen sehr langen Leitungsweg, sodass der gesamte Spannungsfall 3% der Nennspannung übersteigt muss der nächst größere Querschnitt gewählt werden.
Für die elektrische Strombelastung (gemessen in Ampere, kurz A) nach Leiterquerschnitt bei Metallen gibt es Tabellen für verschiedene Verlegungsarten der Leitung. Ein blanker Kupferdraht (als Freileitung) mit 1,5 qmm Querschnitt z.B. hält locker 25 A aus ohne zu schmelzen. Das kannst Du natürlich auch ganz grob auf den Querschnitt eines "Fadens" umrechnen.
Die elektrische Spannung (hier 230 V) bleibt davon völlig unberührt. Die Auslegung der Spannung bezieht sich auf den Isolationswiderstand des Kabels, also die Kunststoff-Umhüllung.
Ja gibt es. Z.B. Eine Leitung mit 1,5 mm² kann man laut Tabelle mit 16A unter bestimmte voraussetzungen belasten. Eine Ader besteht aus 10 Einzeldrähtchen, also 16A : 10Stk = 1,6A. Man kann einen Einzeldraht mit max1,6A absichern. Bei 20 Drähtchen wären das 0,8A.
Es handelt sich um ein so bezeichnetes "Li" Kabel, also eine Kupferlitze, aber auch auf der sollte vom Hersteller irgendwo ein Querschnitt aufgedruckt worden sein. Notfalls den Durchmesser des Leiters mit einem Kabel von der Trommel aus dem Baumarkt vergleichen, da stehen ja immer die genauen Querschnitte drauf.
guggst du hier
dann zähle die Anzahl der Einzellitzen und teile den Wert aus der Tabelle durch die Anzahl. Das ist dann schon eine gute Näherung und in jedem Fall auf der sicheren Seite.