Lexis0
29.06.2010, 16:12
Dauerbelastung eines stromdurchflossenen Leiters

Hallo Leute,

ich habe folgendes Problem:

Ich möchte durch einen Draht (zb. Konstantandraht) einen Strom fließen lassen und diesen dadurch erwärmen. Die Temperatur des Drahtes soll ungefähr 300°C betragen. Die Spannung bzw. Stromstärke kann über einen regelbaren Transformator eingestellt werden. Als Leistung hätte ich so um die 100 W angelegt.

  1. Frage: Muss ich noch einen zusätzlichen Widerstand in den Stromkreis einbauen, oder reicht der Draht alleine als Verbraucher?

  2. Kann ich irgendwie berechnen, wie lange der Draht hält, bevor er durchbrennt, bzw. wie dick dieser sein muss, um nicht durchzubrennen?

Wäre für jede Hilfe und jeden Vorschlag dankbar.

Grüße Lexis

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Antwort
von Lexis0
30.06.2010, 16:33

Vielen Dank für die Antworten, besonders für die Rechnung. Wollte hier auch nochmal anknüpfen:

Da ich gelesen habe, dass die Verluste bei der Erwärmung eine recht große Rolle spielen (Wärmeverluste bei kleinen Metallteilen ohne Wärmeisolierung 30-40%), habe ich versucht diese zu berechnen. Ich weiß, dass dies nicht einfach ist, da hier viele Faktoren eine Rolle spielen, doch vielleicht kann man dies annäherungsweise berechnen. Nun setzten sich die Wärmeverluste aus Konvektion, Strahlung und Wärmeleitung zusammen. Diese hab ich versucht zu berechnen:

Strahlung nach Boltzmann Q. = Cs * Epsilon * A(Oberfläche) * ( Td - Tl) = 5,6710^-8 * 0,25 * Pi0,00025*10 * (537,15^4 - 293,15^4) = 11,19 W

Wärmeleitung Q. = Lambda / L * A(Querschnitt) * ( Td - Tl) = 49 / 10 * Pi*0,000125^2 * 280 = 0,000067 W -> vernachlässigbar klein

Konvektion Q. = alpha * A(Oberfläche) * ( Td - T1) Q. = Lambda(Stickstoff) * A(Oberfläche) / L

Hier weiß ich nicht, welche Formel richtig ist, bei der ersten hab ich keinen Wert für alpha, und bei der zweiten kommt durch den kleinen Wert von Lambda(Stickstoff) ein kleines Ergebnis raus.

Wenn man nun diese Werte zusammenaddiert, bekommt man dann die Verlustleistung, bzw. die Leistung, die aufgebracht werden muss, um den Draht auf 300 °C zu halten? Und diese Formeln gelten wohl nur dann bei konstanter Drahttemperatur und nicht für die Aufwärmphase?

Vielleicht weiß hier auch jemand Bescheid?

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