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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Strom durch Kupferdraht


Autor: 007Boris (Gast)
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Hallo Leute
Ich habe blanken Kupferdraht mit 1mm². Diesen möchte ich auf eine 
Lochrasterplatine löten und mit 9 A (AC) belasten. Wird der zu heiss 
oder geht das noch?

Autor: Random ... (thorstendb) Benutzerseite
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kommt auf die länge an...

Autor: Moritz (Gast)
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Richtig, kommt auf die Länge an!

Autor: faustian (Gast)
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http://www.powerstream.com/Wire_Size.htm, hier sollte die Spalte 
"Chassis wiring" zutreffen...

Autor: Derda (Gast)
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10A/mm² sind eine übliche Belastung bei normalen Elektroinstallationen, 
deine 9A sollten also problemlos möglich sein.

Autor: Bsst (Gast)
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Es ist egal, wie lang der Draht ist, heiss wird er bei normaler 
Verlegung und 9A jedenfalls nicht.

Autor: Moeller (Gast)
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Er wird zwar nicht durchschmelz wird sich aber für die 9A schon etwas 
erwärmen können.

Autor: Frank B. (frank501)
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Also bei 9A wird der Draht sich kaum erwäremen.
Bei Verlegung ohne Wärmeabfuhr (in/unter Putz) kann man 1mm² mit 10A 
belasten, ohne daß die Leitung sich nenneswert erwärmt.
Und auf einer Platine hat man ja normalerweise eine recht gute 
Wärmeabfuhr.

Frank

Autor: JoAmp (Gast)
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Bei Gleichstrom wird da überhaupt nichts passieren.
Die Länge spielt keine Rolle.

JoAmp

Autor: oszi40 (Gast)
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Nur zur Erinnerung: Ein einzelner Draht kann mehr aushalten als eine 
Wicklung oder gebündelte Kabel...

R= (Kupfer 0,017 Ohm*mm²/m)* Länge (in Meter) / Querschnitt in mm²

Autor: Sven (Gast)
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Aber natürlich hat der Draht unter Putz Wärmeabfuhr. Was glaust Du, 
warum bei Häufungen oder Verlegung in Instarohren oder in Dämmung der 
Strom gemindert wird.

Und 1mm² darf zwar 11A tragen, muss aber eigentlich niedriger 
abgesichert werden. Ist also grenzwertig.

Autor: JoAmp (Gast)
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Die Frage bezieht sich hier auf die Verlegung auf einer 
Lochrasterplatine!

Natürlich würde ich nicht bei dieser Stromstärke eine Leitung 
auftrommeln, denn dann werden die inneren Lagen wirklich warm und die 
Isolierung kann leiden.

Aber einen blanken Draht mit 1mm² auf einer Platine juckt 9 A nicht.

Autor: Sven (Gast)
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Frank hat behauptet:

>> Bei Verlegung ohne Wärmeabfuhr (in/unter Putz) kann man 1mm² mit 10A belasten, 
ohne daß die Leitung sich nenneswert erwärmt.

Und das stimmt so nicht und man kann es auch nicht vergleichen.

Es ist grenzwertig, weil Du die Umgebungsbedingungen nicht kennst 
(erhöhte Temp im Gehäuse...). Was spricht dagegen, den auf 1,5mm² zu 
erhöhen.

Autor: Ralf G. (old-school) Benutzerseite
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@  007Boris

bei einer angenommenen Länge von 1 Meter, 1mm² , fällt bei 9A = 0,16V 
ab,

also wird eine Leistung von 1,44 Watt auf dieser Länge abgegeben.

in einem Gehäuse nicht unerheblich, bei 10 cm ist es noch 0,144 Watt ...


* RoCu 0,0178 Ohm*mm²/m
* Berechnung mit Ohmscher Last

Autor: 007boris (Gast)
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Vielen Dank für die Antworten. Bei etwa 10 cm Länge sollte das also bei 
Raumtemparatur kein Problem sein. Das ganze befindet sich auch nicht in 
einem Gehäuse, sondern ist vorerst mal ein Versuchsaufbau.

Autor: Moritz (Gast)
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>Es ist egal, wie lang der Draht ist, heiss wird er bei normaler
>Verlegung und 9A jedenfalls nicht.

So ein Quatsch, es ist natürlich nicht egal, wie lang der Draht ist.

Siehe:

>R= (Kupfer 0,017 Ohm*mm²/m)* Länge (in Meter) / Querschnitt in mm²

Er wird auf der Platine wahrscheinlich nicht sehr lang sein, aber egal 
ist es trotzdem nicht.

Gruß

Autor: Micha H. (mlh) Benutzerseite
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Witzig wie hier wieder die Experten aufeinander treffen. Zuallererst 
fehlt hier nämlich eine Definition, ohne die die Frage nicht beantwortet 
werden kann.

Was ist "zu heiß"?
Was heißt "geht das noch"?

Abgesehen davon fehlen noch jede Menge andere Rahmenbedingungen.
Also muß die Antwort eindeutig und entschieden 42 lauten. Viel Spass.

Autor: 007boris (Gast)
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Zu heiß: Draht glüht, ich verbrenn mir die Finger, Lötzinn schmilzt. 
Such dir was aus.

Autor: vhghvmbnm (Gast)
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@ Moritz (Gast)

>>Es ist egal, wie lang der Draht ist, heiss wird er bei normaler
>>Verlegung und 9A jedenfalls nicht.

>So ein Quatsch, es ist natürlich nicht egal, wie lang der Draht ist.

Und warum sollte aus einem insgesamt hoeheren Widerstand ein Einfluss 
auf die Temperatur entstehen, wo doch proportional dazu sich die Laenge 
und damit die Waereabgabeflaeche erhoeht.

Verstehe ich nicht.

Gast

Autor: vhghvmbnm (Gast)
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>Zu heiß: Draht glüht, ich verbrenn mir die Finger, Lötzinn schmilzt.
>Such dir was aus.

Draht glueht -> ab 500 C
Finger verbrennen -> ab 100 C
Loetzinn schmilzt -> ab 300 C

Was denn nun?

Gast

Autor: Micha H. (mlh) Benutzerseite
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007boris schrieb:
> Zu heiß: Draht glüht, ich verbrenn mir die Finger, Lötzinn schmilzt.

An Deiner Antwort erkennt man deutlich daß Du Dir selber keine Gedanken 
darüber gemacht hast, schauen wir uns mal die entsprechenden 
(ungefähren) Temperaturbereiche an:
Draht glüht:  > 500°C
ich verbrenn mir die Finger: > 60°C
Lötzinn schmilzt: > 250°C

Das ist ein Bereich von immerhin mehr als 1:8. Abgesehen davon ist bei 2 
der Vorgaben die Lochrasterplatte längst überfordert.

> Such dir was aus.

Nö, es ist Deine Schaltung.

Autor: M. B. (reisender)
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oszi40 schrieb:
> Nur zur Erinnerung: Ein einzelner Draht kann mehr aushalten als eine
> Wicklung oder gebündelte Kabel...

Auch das kann man so nicht stehen lassen, eine Litze, die mit 1.5mm2 
angegeben wird kann natürlich genau so viel Strom "vertragen" wie ein 
1.5mm2 Draht.

Logischerweise ist dann die Litze etwas dicker als der Draht, da sie ja 
den gleichen Querschnitt aufweisen muss, jedoch nicht auf der selben 
Fläche.

Auch das mit der Länge m.m.n. nicht ganz korrekt wiedergegeben worden:

Die Länge eines Drahtes hat erstmal nur auf seinen Widerstand einen 
Einfluss (jetzt im NF Bereich). Der Drahtwiderstand sorgt für eine 
Verlustleistung.

Diese Verlustleistung wird immer grösser, wenn die Länge des Drahtes 
steigt.

Mit der Strombelastbarkeit hat das überhaupt nichts zu tun.

Das einzige Problem dass sich bei langen Leitungen z.T. ergibt ist, das 
bei dem gewünschtem Strom ein zu grosser Spannungsabfall entsteht und 
desswegen der Querschnitt um eine Stufe erhöht werden muss.

Autor: arno nyhm (Gast)
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ist im normalen einsatz eher unkritisch... sollte es dennoch, durch z.b. 
umgebungsbedingungen, genauer abzuklären sein: femm besitzt in den 
neueren versionen auch die möglichkeit der analyse thermischer probleme.
http://www.femm.info/wiki/HomePage

zu guterletzt ist gerade bei thermischen problemen der versuch noch 
immer eine gute möglichkeit der design-evaluierung! der mathematische 
weg ist unter einbeziehung von allen relevanten aspekten 
(luft)strömungen, schichtungen, konvektion, ... alles andere als 
trivial.

Autor: Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite
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Warum probierst Du es nicht einfach aus?

Draht rechts und links anlöten und dann 9A durchschicken und dann 
anfassen. Wenn er zu warm wird, noch einen Draht danebenlöten - fertig.

Wenn Du die Randbedingungen nicht sauber angibst, stochern die Leute im 
Dunkeln.

Chris D.

Autor: oszi40 (Gast)
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M. B. schrieb:
> Mit der Strombelastbarkeit hat das überhaupt nichts zu tun.

Kommt auf den AUFBAU an! Ein langer Draht hat höheren Widerstand als ein 
kurzer und wird demzufolge unter Last mehr heizen. P=U*I
Bei einer Spule z.B. wird die Wärme schlechter abgeführt.

Für obige Leiterplatte wird 1mm² wohl reichen. Allerdings gibt es 
Sonderfälle wie Schaltnetzteile, wo machmal auch das Zinn wegfließt.

Autor: MM (Gast)
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Ach Leute, schämt ihr euch den nicht über sowas banales rumzudiskutieren 
und teilweise dann auch noch ziemlich fragwürdige Aussagen von euch zu 
geben? Wegen 9cm Kupferdraht auf einer Platine?

1. Das hat absolut nicht mit Hausinstallationsvorschriften zu tun. Das 
ist nur ein Fetzen Kupfer auf einer Platine... evtl. maximal in einem 
Gerät => Gerätebau. Aber er hat ja gesagt, Versuchsaufbau...

2. Was gibts da groß zu disktuieren. Widerstand ausrechnen, Maximale 
Verlustleistung und gut. Die oben genannte berümte Formel. :) 
Sonderfälle wie HF, Extrem kleiner Querschnitt (=> Stromdichte) etc. hat 
er ja nicht beschrieben.

> Wenn Du die Randbedingungen nicht sauber angibst, stochern die Leute im
> Dunkeln.

Boa.. also nix für ungut. Aber da steht das wichtigste drin. Strom, 
Querschnitt und die Aussage "zu heiß" von einem offensichtlichen 
E-Technik Anfänger/Bastler (ist nicht negativ gemeint) 
Schlußfolgerung... wenn der Rauch aufsteigt oder wenn die Flossen 
glühen. Man kann schon extrem kompliziert machen. Bei allem was nicht 
dasteht kann man ruhig mal von einer Standartsituation ausgehen.

Autor: Chris D. (myfairtux) (Moderator) Benutzerseite
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MM schrieb:

>> Wenn Du die Randbedingungen nicht sauber angibst, stochern die Leute im
>> Dunkeln.
>
> Boa.. also nix für ungut. Aber da steht das wichtigste drin. Strom,
> Querschnitt und die Aussage "zu heiß" von einem offensichtlichen
> E-Technik Anfänger/Bastler (ist nicht negativ gemeint)
> Schlußfolgerung... wenn der Rauch aufsteigt oder wenn die Flossen
> glühen. Man kann schon extrem kompliziert machen. Bei allem was nicht
> dasteht kann man ruhig mal von einer Standartsituation ausgehen.

Deswegen schrieb ich ja darüber: ausprobieren!

In der Zeit, in der er den ersten Beitrag geschrieben hat, hätte er das 
schon testen können.

Chris D.

Autor: Moritz (Gast)
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Wenn der Draht länger wird erhöht sich sein Widerstand und somit auch 
der Spannungsabfall über dem Leiter.

Daraus folgt: Wenn ich bei diesem hohen Strom auch noch eine hohe 
Spannung erzeuge, dann entsteht, wie wir alle wissen, Leistung!
Diese Leistung kann hier nur in Wärme umgesetzt werden.

Es mag sein, dass die Abgabefläche dann auch größer wird, aber in wie 
weit dies der Erwärmung entgegen wirkt, kann ich so spaontan nicht 
sagen. Das müsste man mal genau untersuchen.

Es ist auf jeden Fall falsch zu sagen:
>Es ist egal, wie lang der Draht ist, heiss wird er bei normaler
>Verlegung und 9A jedenfalls nicht.

Autor: MaWin (Gast)
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> Draht glüht:  > 500°C
> ich verbrenn mir die Finger: > 60°C
> Lötzinn schmilzt: > 250°C
> Das ist ein Bereich von immerhin mehr als 1:8.

Blödsinn, du hast den Offset nicht beachtet.

Draht glüht:  > 773K
ich verbrenn mir die Finger: > 333K
Lötzinn schmilzt: > 523K

Das ist ein Bereich gerade mal 1 : 1.5.

Oder wolltest du in Fahrenheit rechnen ? Oder ab
einer Umgebungstemperatur von 40 GradC ?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Moritz (Gast)

>Wenn der Draht länger wird erhöht sich sein Widerstand und somit auch
>der Spannungsabfall über dem Leiter.

Richtig, aber im selben Maß die Oberfläche zur Kühlung (Zylinder).

>Daraus folgt: Wenn ich bei diesem hohen Strom auch noch eine hohe
>Spannung erzeuge, dann entsteht, wie wir alle wissen, Leistung!

Falscher Ansatz. Der Strom wird als konstant betrachtet, weil der 
Großteil der Leistung und damit der Spannung NICHT am Draht abfällt, 
sondern am Verbraucher. Und damit ist die Verlustleistung direkt 
proportional zur Länge, ebenso wie die Oberfläche zur Kühlung. Damit 
bleibt das Verhältnis Oberfläche / Leistung und damit die Erwärmung 
konstant.

>Es mag sein, dass die Abgabefläche dann auch größer wird, aber in wie
>weit dies der Erwärmung entgegen wirkt, kann ich so spaontan nicht
>sagen. Das müsste man mal genau untersuchen.

Nöö, man müsst sich mal ein paar Grundlagen reinziehen.

>Es ist auf jeden Fall falsch zu sagen:
>>Es ist egal, wie lang der Draht ist, heiss wird er bei normaler
>>Verlegung und 9A jedenfalls nicht.

Doch, das kann man so sagen. Siehe oben.

MFG
Falk

Autor: MM (Gast)
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Einen Keks für den ersten, der mir die zu erwartende Temperatur an dem 
10cm - 1,5mm² bei 9A ausrechnet (20 Grad Ambient). Stichworte : 
Oberfläche, Wärmewiderstand...

Die Formel geistert sogar im Forum rum. Für alte Leistungselektroniker 
sollte das kein Problem sein. :)

Autor: Bernd (Gast)
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MaWin schrieb:
> Blödsinn, du hast den Offset nicht beachtet.
>
> Draht glüht:  > 773K
> ich verbrenn mir die Finger: > 333K
> Lötzinn schmilzt: > 523K
>
> Das ist ein Bereich gerade mal 1 : 1.5.
>
> Oder wolltest du in Fahrenheit rechnen ? Oder ab
> einer Umgebungstemperatur von 40 GradC ?
>
>

Selber Blödsinn,
für die Wärmeabgabe kommt es nicht auf die absolute Temperatur an,
sondern auf den Unterschied zur Umgebungstemperatur

Autor: µcDotNetArtikelKenner (Gast)
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MM schrieb:
> Einen Keks für den ersten, der mir die zu erwartende Temperatur an dem
> 10cm - 1,5mm² bei 9A ausrechnet (20 Grad Ambient). Stichworte :
> Oberfläche, Wärmewiderstand...
>
> Die Formel geistert sogar im Forum rum. Für alte Leistungselektroniker
> sollte das kein Problem sein. :)
Kühlkörper

Autor: Falk Brunner (falk)
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@µcDotNetArtikelKenner (Gast)

>Kühlkörper

Für einen Kupferdraht, schon klar . . .

Autor: MM (Gast)
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>>Kühlkörper
> Für einen Kupferdraht, schon klar . . .

Soweit is der doch garned weg. Es fehlt eigenlich nur noch die Formel 
für die Berechung des Währmewiderstandes resultierend aus der 
Oberfläche. Kann den sowas keiner mehr? So alt bin ich doch noch 
garnicht. ;)

Autor: Bernhard R. (barnyhh)
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Wärmeleitfähigkeit von fester Oberfläche zu umgebender ruhender Luft:
6 W / m²K
(In Worten: sechs Watt pro Quadratmeter Kelvin). Das ist der 
weltberühmte K-Wert, mit dem alle Fensterbauer so gerne "um sich 
schmeißen".

Bei hohen Temperaturunterschieden kommt irgendwann einmal zusätzlich die 
Wärmestrahlung ins Spiel.

Bernhard

Autor: Oliver (Gast)
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Jungs, ihr set aber alle Mikroampere-Artisten.

Für Schwachstrom im einstelligen A-Bereich gilt:

Wenn man den Draht noch ohne Brille erkennen kann, passt das schon ;-)

Oliver

Autor: MaWin (Gast)
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> Selber Blödsinn,
> für die Wärmeabgabe kommt es nicht auf die absolute Temperatur an,
> sondern auf den Unterschied zur Umgebungstemperatur

Bernd, erst denken, dann schreiben, 1;8 kommt da auch nicht hin,
die Möglichkeit hatte ich aber auch geschrieben.

Autor: Micha H. (mlh) Benutzerseite
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MaWin schrieb:
> erst denken, dann schreiben, 1;8 kommt da auch nicht hin,

Richtig, das Verhältnis wäre wesentlich größer.

Autor: Martin (Gast)
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... 6 W / m²K ...

Die Klammer fehlt: 6 W /(m²K).

Autor: faustian (Gast)
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Die Tabelle hab ich aus dem Grund verlinkt dass dort sowohl Richtwerte 
fuer die Hausinstallation als auch fuer Geraetebau drin stehen, und man 
da eigentlich einiges draus schlussfolgern kann. Dass es amerikanische 
Richtwerte sind ist egal, da die physikalischen Gesetze dort im Zuge der 
Globalisierung weitgehend harmonisiert wurden.

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Bernhard R. (barnyhh)

>Wärmeleitfähigkeit von fester Oberfläche zu umgebender ruhender Luft:
>6 W / m²K
>(In Worten: sechs Watt pro Quadratmeter Kelvin).

WOW! So wenig? Hätte ich jetzt nicht gedacht.

MfG
Falk

Autor: Kai (Gast)
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Da spielt doch auch die anliegende Spannung eine Rolle, oder?
Wenn ich durch den Draht 9A jage, einmal mit 5V einmal mit 230V und der 
Widerstand des Drahtes in beiden Fällen gleich ist, wird bei der 
Verlustleistung (=Erwährmung) doch was anderes rauskommen...
Oder hab ich grad ein Denkfehler?

Autor: Falk Brunner (falk)
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@  Kai (Gast)

>Da spielt doch auch die anliegende Spannung eine Rolle, oder?

Nein.

>Oder hab ich grad ein Denkfehler?

Ja.

Beitrag "Re: Strom durch Kupferdraht"

MFg
Falk

Autor: MM (Gast)
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jaja.. die 3 Ohmschen Gesetze.... [duckundwegrenn] ;)

Autor: Zu (Gast)
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Ist doch immer wieder das gleiche in diesem Forum ...

einer fragt eine ganz simple frage und daraus wird eine endlose 
diskusion von Fachleuten und denen die meinen es zu sein ...

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