Forum: Platinen Stromstoßbelastbarkeit von Leiterbahnen


von Jan K. (Gast)


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Hallo,

Ich habe eine Netzteilplatine für mein Projekt entworfen, ein kleiner 
Trafo (unten Links auf dem Bild) bleibt ständig am Netz, bei Bedarf wird 
mit dem Relais K29 ein Ringkerntrafo mit 100VA und ein zweiter 
Printtrafo mit 10VA zugeschaltet. Hinter den Trafos hängen mehrere 
Gleichrichter (der RKT hat 6 Abgriffe) und anschließend dicke Siebelkos, 
der Einschaltstromstoß wird also heftig sein.

Mir ist das beim Layouten nicht aufgefallen, die Leiterbahnen sind aber 
etwas mager dimensioniert auf der Netzspannungsseite, sie sind nur 1mm 
breit. Die Leiterplatte habe ich schon ätzen lassen, ist fertig 
bestückt. (FR4 1,55mm 35µm Kupferdicke + Stopplack) Dummer Fehler, mache 
mir nun etwas Gedanken das die Leiterbahnen irgendwann "verdampfen" wenn 
das Relais schaltet, meint Ihr die Leiterbahnbreiten sind noch zu 
vertreten?

Danke!

Gruß,
Jan K.

: Verschoben durch Moderator
von Sascha_ (Gast)


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Auf der Primärseite fließt doch eh ein geringer Strom. Der 
Einschaltstromstoß ist so grob 4A, das halten die locker fürn paar ms 
aus.

von Jan K. (Gast)


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>Auf der Primärseite fließt doch eh ein geringer Strom. Der
>Einschaltstromstoß ist so grob 4A, das halten die locker fürn paar ms
>aus.

Ich dachte bei RKT bis zu 50x Nennstrom? Wären grob 22A.

Gruß,
Jan

von Sascha_ (Gast)


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Da haste nen Punkt, ich hab nur mit x10 gerechnet.

Aber die Leiterbahn hat trotzdem irgendwie n mOhm pro cm, die wird dann 
kurz lauwarm.

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Ich würde noch ein paar Drähte auf die Leiterbahnen löten, wenn es ein 
Einzelstück ist.
Das Relais wird so wahrscheinlich eh nicht lange überleben. Bei Epcos 
findest du passende NTCs, die den Einschaltstromstoss auf ein 
vernünftiges Mass begrenzen.

von Jan K. (Gast)


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Danke für eure Antworten,

>Das Relais wird so wahrscheinlich eh nicht lange überleben. Bei Epcos
>findest du passende NTCs, die den Einschaltstromstoss auf ein
>vernünftiges Mass begrenzen.

Ich denke ich werde so eine Schaltung zwischen Trafo und die Platine 
hängen dann hat sich das Problem erledigt:

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/bilder/onilim_3.gif

Auf der Leiterplatte mit Drähten arbeiten will ich ungern, wenn sich da 
was löst und auf die Sekundärseite kommt...
Brauche aber sowieso noch die Leiterplatte für den 10VA Printtrafo, da 
kann die Strombegrenzung gleich mit drauf.

Gruß,
Jan

von H.Joachim S. (crazyhorse)


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Bei einem 100VA-Trafo würde ich den NTC nicht noch zusätzlich 
überbrücken (da biste dann bei 2 Relais).

von Jan K. (Gast)


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>Bei einem 100VA-Trafo würde ich den NTC nicht noch zusätzlich
>überbrücken (da biste dann bei 2 Relais).

Der Trafo wird nicht dauerhaft mit hoher Last laufen, manchmal auch ohne 
Last. Brücke ich den NTC nicht wird er dann vielleicht wieder zu 
hochohmig.

von Cyborg (Gast)


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Jan K. schrieb:
> Die Leiterplatte habe ich schon ätzen lassen, ist fertig
> bestückt.
> Dummer Fehler, mache
> mir nun etwas Gedanken das die Leiterbahnen irgendwann "verdampfen" wenn
> das Relais schaltet, meint Ihr die Leiterbahnbreiten sind noch zu
> vertreten?

Wenn du da ein Problem siehst, also selbst erkannt hast, warum fragst
du dann hier? Ich finde solche Fragen nach Absolution hier immer
extrem unpassend und die Netiquette sieht das genauso.
http://www.mikrocontroller.net/articles/Netiquette#Klare_Beschreibung_des_Problems
Ändern kannst du es doch ohnehin erst bei der nächsten Charge, sofern
es eine gibt. Wenn dir die Leiterbahnen wieder erwarten weg brennen,
wirst du nachbessern müssen. Andererseits sollte man auch den Strom im 
Kurzschlussfall betrachten und der ist nun mal von der Vorsicherung
abhängig und nicht von der Nennlast.

von Sascha_ (Gast)


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Verstehe ich nicht. Der T0 hat ein Problem, das Forum soll helfen.

Es geht hier nicht um Absolution, sondern darum, den Fehler in Zukunft 
zu vermeiden. Und festzustellen, ob es überhaupt ein Fehler ist, die 
Leiterbahnen auf Nennlast auszulegen.

von HildeK (Gast)


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Ich wollte auch mal wissen, bei wie viel Strom so einen Leiterbahn 
tatsächlich wegdampft.
Also: alte Platine mit Leitungen 0.3mm genommen und eine kräftiges 
Labornetzteil angeschlossen. Ergebnis: bei Strömen so im Bereich 15A und 
mehr hat diese immerhin einige Sekunden durchgehalten.

Bei 100VA hast du einen Nennstrom von <1A. Ich sehe da überhaupt kein 
Problem.

Jan K. schrieb:
> Ich dachte bei RKT bis zu 50x Nennstrom? Wären grob 22A.

Selbst wenn das so ist (ich kenne diese Fausformeln nicht), dann hält 
eine 1mm breite Leiterbahn mit 35µ Cu auch diesen Strom locker für 1s 
aus, sicherlich mit einer spürbaren, aber unkritischen Erwärmung im 
üblichen Umgebungstemperaturbereich.
Erst, wenn man das Ganze bei 100°C und mehr betreiben will, muss man 
nochmals darüber nachdenken ...

Natürlich würde man bei einer Neuentwicklung die von der Platinenfläche 
vorgegebenen Reserven für einen erhöhten Leiterquerschnitt nutzen.

von Cyborg (Gast)


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Sascha_ schrieb:
> Verstehe ich nicht. Der T0 hat ein Problem, das Forum soll helfen.

Der TO hat eben kein Problem, denn das hat er längst erkannt und gelöst
bzw. muss er bei der nächsten Charge berücksichtigen.

> Es geht hier nicht um Absolution, sondern darum, den Fehler in Zukunft
> zu vermeiden. Und festzustellen, ob es überhaupt ein Fehler ist, die
> Leiterbahnen auf Nennlast auszulegen.

Doch, genau darum ging es. Der TO hat nur gefragt, was er selbst
schon wusste und das ist ganz klar eine Frage nach Bestätigung,
also Absolution.
Genauso gut kannst du im Zweifel den Papst fragen, dass Gott existiert,
obwohl du es wissen musst, sofern du Gläubig bist.

HildeK schrieb:
> Natürlich würde man bei einer Neuentwicklung die von der Platinenfläche
> vorgegebenen Reserven für einen erhöhten Leiterquerschnitt nutzen.

Ich habe so manchmal den Eindruck, dass einige nicht lesen können oder
wollen.
Also hier noch mal wiederholt:
Bei der Dimensionierung einer Leiterbahn ist nicht nur der aus der
Nennlast zu erwartender Nennstrom, sondern auch ein im Kurzschlussfall
zu erwartender Kurzschlussstrom, der durch eine Sicherung im Stromkreis 
definiert und begrenzt wird, zu berücksichtigen.
Ansonsten kann eine Leiterbahn selbst zur Sicherung werden und das
ist ja wohl nicht Bestimmungsgemäß.
Wenn ein 100W-Trafo den Stromkreis belastet und eine Sicherung von
1A den Stromkreis sichert, ist man bei der Leiterbahnbreite bzgl.
diese Stromwertes stehts auf der sicheren Seite. Wer die Sicherung
im Design vergisst und später mal einen Kurzschluss hat, wird sich
bei normaler Netzabsicherung von 10/16A nicht wundern müssen, wo
seine mickrige Leiterbahn bleibt. Da wären in dem Fall schon
4-5mm breite Leiterbahnen nötig. Ist doch logisch nachvollziehbar,
oder?

von Georg (Gast)


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Cyborg schrieb:
> Andererseits sollte man auch den Strom im
> Kurzschlussfall betrachten und der ist nun mal von der Vorsicherung
> abhängig

Seit wann begrenzt eine Sicherung den Kurzschlussstrom? Ok, wenn sie 
ausgelöst hat, wird er Null, aber vorher ist er so hoch wie es u.a. die 
Zuleitungen zulassen, in einem 230V-Netz mit guter Versorgung können das 
schon mal 10000 A sein.

Georg

von Jan K. (Gast)


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>Wenn du da ein Problem siehst, also selbst erkannt hast, warum fragst
>du dann hier? Ich finde solche Fragen nach Absolution hier immer
>extrem unpassend und die Netiquette sieht das genauso.

Verstehe Dein Problem mal so garnicht, hätte ich erst fragen "dürfen" 
nachdem die Leiterbahn weggebrannt wäre? (angenommen sie wäre das)
Ich bin jemand der im Normalfall nachdenkt bevor er was ausprobiert, 
aber auch mir passieren Fehler. Deshalb Frage ich jetzt nach bevor die 
Leiterplatte kaputt ist. "Sascha_" hat das schon richtig bemerkt:

>Es geht hier nicht um Absolution, sondern darum, den Fehler in Zukunft
>zu vermeiden. Und festzustellen, ob es überhaupt ein Fehler ist, die
>Leiterbahnen auf Nennlast auszulegen.

>Ich wollte auch mal wissen, bei wie viel Strom so einen Leiterbahn
>tatsächlich wegdampft.
>Also: alte Platine mit Leitungen 0.3mm genommen und eine kräftiges
>Labornetzteil angeschlossen. Ergebnis: bei Strömen so im Bereich 15A und
>mehr hat diese immerhin einige Sekunden durchgehalten.
>
>Bei 100VA hast du einen Nennstrom von <1A. Ich sehe da überhaupt kein
>Problem.

Danke für den Erfahrungswert, da bin ich beruhigt. :-)
Es handelt sich um ein Privatprojekt bzw. um ein Einzelstück, auch aus 
Gründen der Lebensdauer vom Relais realisiere ich die 
Einschaltsrombegrenzung wahrscheinlich trotzdem noch. Auf die Paar € für 
die Bauteile kommt es nicht an.

>Doch, genau darum ging es. Der TO hat nur gefragt, was er selbst
>schon wusste und das ist ganz klar eine Frage nach Bestätigung,
>also Absolution.

Das ist Blödsinn

>Bei der Dimensionierung einer Leiterbahn ist nicht nur der aus der
>Nennlast zu erwartender Nennstrom, sondern auch ein im Kurzschlussfall
>zu erwartender Kurzschlussstrom, der durch eine Sicherung im >Stromkreis
>definiert und begrenzt wird, zu berücksichtigen.

Sag mal, hast Du gelesen um was es geht?

>Wenn ein 100W-Trafo den Stromkreis belastet und eine Sicherung von
>1A den Stromkreis sichert, ist man bei der Leiterbahnbreite bzgl.
>diese Stromwertes stehts auf der sicheren Seite. Wer die Sicherung
>im Design vergisst und später mal einen Kurzschluss hat, wird sich
>bei normaler Netzabsicherung von 10/16A nicht wundern müssen, wo
>seine mickrige Leiterbahn bleibt.

Wo steht denn das es sonst keine (Schmelz)Sicherung gibt? Meine 1mm 
Leiterbahn erwärmt sich bei 2,2A um ca. 10K. Bei mir fließen grob 500mA, 
das ist von der Dimmensionierung OK.

http://www.mikrocontroller.net/articles/Leiterbahnbreite

von Cyborg (Gast)


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Jan K. schrieb:
> Verstehe Dein Problem mal so garnicht, hätte ich erst fragen "dürfen"
> nachdem die Leiterbahn weggebrannt wäre? (angenommen sie wäre das)
> Ich bin jemand der im Normalfall nachdenkt bevor er was ausprobiert,
> aber auch mir passieren Fehler. Deshalb Frage ich jetzt nach bevor die
> Leiterplatte kaputt ist. "Sascha_" hat das schon richtig bemerkt:

Eigentlich hättest du bei Beachtung der Netiquette gar nicht erst
fragen brauchen, denn du hattest praktisch keine Frage. Eine Frage
setzt Unwissenheit voraus, nicht Unsicherheit.

Jan K. schrieb:
> Danke für den Erfahrungswert, da bin ich beruhigt. :-)

Na, viel Glück, fachlich glaubt man immer dem der den eigenen
Glauben stützt. Alle anderen sind dann nur Ketzer. Du kannst
aber davon ausgehen das ich den Beruf bis an die Grenzen gelernt
habe.

Jan K. schrieb:
> Das ist Blödsinn

Und eine Beleidigung macht dich und andere Behauptungen per Se 
glaubwürdiger? Ich mache dich mal darauf aufmerksam, dass die
wenigsten hier einen relevanten beruflich kompetenten Abschluss haben.
Aussagen von anonymen Bastlern sind daher immer mit Skepsis
zu betrachten insbesondere wenn die nicht fundiert sind und
nur so dahin gerotzt sind.

Jan K. schrieb:
> Sag mal, hast Du gelesen um was es geht?

Ist das jetzt ne Fangfrage? Ich bin auf den Sachverhalt doch sehr
ausführlich sachlich eingegangen. Wenn du es ignorieren willst, weil
dir eine Absolution, die deinen Glauben bestätigt, lieber ist, musst
du damit leben. Ist ja deine Leiterbahn.

Jan K. schrieb:
> Wo steht denn das es sonst keine (Schmelz)Sicherung gibt? Meine 1mm
> Leiterbahn erwärmt sich bei 2,2A um ca. 10K. Bei mir fließen grob 500mA,
> das ist von der Dimmensionierung OK.

Du schreibst weder das eine noch das andere, aber eine
Sicherung ist nun mal Pflicht, vor allem bei Basteleien
im Netzspannungsbereich. Ansonsten muss man eben sich den
Gegebenheiten anpassen und bei Hausabsicherung auch seine
Leitung entsprechend für den Kurzschlussfall dimensionieren.
Eine Stehlampe oder ein Toaster brauchen keine extra Sicherung,
weil die Zuleitung gewöhnlich fachlich korrekt ausreichend
dimensioniert ist.
Wenn du keine Sicherung in Höhe knapp über der Nennlast
dimensioniert einbaust, dann wird dein Gedankengang über die
Leiterbahnbelastung im Kurzschlussfall irgendwann für dich
eine völlig neue Erfahrung sein. Allerdings sind die Chancen
für einen Kurzschluss eher gering, aber nicht ausgeschlossen.

Georg schrieb:
> Seit wann begrenzt eine Sicherung den Kurzschlussstrom? Ok, wenn sie
> ausgelöst hat, wird er Null, aber vorher ist er so hoch wie es u.a. die
> Zuleitungen zulassen, in einem 230V-Netz mit guter Versorgung können das
> schon mal 10000 A sein.

Schon mal was von Auslöse-Charakteristika gehört?
Da spielt nämlich auch der Zeitfaktor ein Rolle.
In der Regel wirst du solche utopische Stromwerte
kaum erreichen. Vergiss dabei nicht, es ist Wechselstrom
und der folgt auch dem Spannungssinus.
Unglaublich was du so für ein Geschwätz ablässt und das
ohne jede Referenz. Du bist scheinbar nur auf Stress aus,
aber fachlich hast du nichts beizutragen.

von eagle user (Gast)


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Georg schrieb:

> Seit wann begrenzt eine Sicherung den Kurzschlussstrom?

Wir wissen nicht, was deine Sicherungen können, aber die gewöhnlichen 
Haushalts-Leitungsschutzschalter machen das; kuckst du 
"Energiebegrenzungsklasse"

https://de.wikipedia.org/wiki/Leitungsschutzschalter#Ausl.C3.B6sung_bei_Kurzschluss

Das angehängte Bild stammt aus dem ABB-Prospekt "System pro M".

von eProfi (Gast)


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Bitte gib einen Link zum "System pro M" (Quellenangabe) an.
Evtl. ist es hier:
https://library.e.abb.com/public/7368200c84b92309c12572eb0031cc69/2CDC002071D0102.pdf

Ich denke mir mal, man sollte die Größenordnung im Auge behalten.
Gewiss begrenzen die modernen Automaten den Kurzschluss-Strom.
Aber ganz sicher nicht auf 16A, sondern eher auf ein Drittel (siehe 
Diagramm) des "prospektiven Kurzschlussstoms". Und wenn der bei einer 
neuen Installation  in der Nähe der Trafostation 6kA ist, wird der Strom 
auf 2kA begrenzt. Damit ist eine 1mm Leiterbahn in wenigen ms in 
Kupferdampf und -oxid umgewandelt.

Schau mal weiter unten im PDF, dort sind in den Diagrammen KS-Ströme bis 
30kA.
Auf S.20 ist auch ein Beispiel angegeben: Ein S201-B16 löst bei einem 
600µs langen 201 Ampere-Impuls  garantiert nicht aus.

von eagle user (Gast)


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eProfi schrieb:

> Bitte gib einen Link zum "System pro M" (Quellenangabe) an.
> Evtl. ist es hier:
> 
https://library.e.abb.com/public/7368200c84b92309c12572eb0031cc69/2CDC002071D0102.pdf

fast getroffen; aber in deinem pdf steht sogar noch etwas mehr drin, 
z.B.:

> Schau mal weiter unten im PDF, dort sind in den Diagrammen KS-Ströme bis
> 30kA.
> Auf S.20 ist auch ein Beispiel angegeben: Ein S201-B16 löst bei einem
> 600µs langen 201 Ampere-Impuls  garantiert nicht aus.

Ich hatte das Bild aus diesem pdf:
https://library.e.abb.com/public/3a05ecae3178f697c125705e00487a83/2CDC002053D0101.pdf

noch ein anderes interessantes:
https://library.e.abb.com/public/cb55bc645d4ab271c12579c200283b3c/2CDC400002D0104.pdf

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