20 Ampere für 15ms

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

Kabel:
http://kfkok-com.cust.netzone.ch/Ausbildung2007/kabelquerschnitte.htm

Günther schrieb:
> Wie lege ich den Querschnitt vernünftig fest?

So, dass nicht zuviel Spannung dran abfällt. Die Erwärmung hängt 
natürlich von der Wiederholrate des Pulses und der Wärmeabgabe an die 
Umgebung (Isolation, Einbaubedingungen) ab.

Also für eine erste abschätzung würde ich mir den termischen Widerstand 
für eine bestimmte fläche der Leiterbahn und Luft (Wärmeleitfähigkeit) 
berechnen (die Rückseite erst mal nicht beachten weil kann nur besser 
werden).
Dann aus dem Spezifischen Widerstand (elktrisch) und den Strom die 
Leistung im Dauerbetrieb betrachten und dann mittels Puls Pausen 
Verhältnis die Effektive Leistung berechen. Daraus kann man schon mal 
den Erwartete Temperaturanstieg abschätzen. Eine vernünftige Stromdichte 
sollte jedoch als ausgangswert zur abschätzung für die gewählte 
Leiterbahnfläche angenommen werden. Da die Rücksetite nicht betrachtet 
wurde und auch die Konvektion nicht beachtet wurde kann das Ergebnis nur 
besser sein.
Man kann aus den genannten Parametern + Schmelpunkt von Kupfer usw. 
natürlich ein komplexes Gleichungssystem herleiten und den optipunkt 
bestimmen.

Uwe schrieb:
> Also für eine erste abschätzung würde ich mir den termischen Widerstand
> für eine bestimmte fläche der Leiterbahn und Luft (Wärmeleitfähigkeit)
> berechnen (die Rückseite erst mal nicht beachten weil kann nur besser
> werden).

Bei einem 15ms Puls ist der thermische Widerstand völlig schnuppe. Da 
kommt es nur auf die im Leiter in Wärme umgesetzte Energie und die 
Wärmekapazität des Leiters an. Wärmeleitung ist laaangsam.

>Bei einem 15ms Puls ist der thermische Widerstand völlig schnuppe.
Bei einem Puls Pause Verhältnis von 50% wäre das aber nicht so.
Bei einem Puls Pause verhältnis von 1 zu 10000 schon.

Oliver S. schrieb:
> Wie oft kommt der Puls?

Was ist an "einen Puls" so schwer zu verstehen. Das ist IMHO ein 
Einzelereignis.

Uwe schrieb:
> Bei einem Puls Pause Verhältnis von 50% wäre das aber nicht so.

Dann wäre das mindestens ein Pulspaket.

Je nah Parameter können Physikale Ekfekte halt vernachlässigt werden 
oder nicht bzw. wenn ein komplexes Gleichungsystem aufgestellt wird 
werden die etsprechenden Terme bzw. Physikalischen größen halt 
vernachlässigbar klein.

Uwe schrieb:
> Je nah Parameter können Physikale Ekfekte halt vernachlässigt werden

Deshalb wird man sich für eine grobe Abschätzung auch auf die 
wesentlichen Effekte konzentrieren.

Hallo zusammen,

Vielen Dank für Eure Antworten.

Der Puls kommt 14 mal hintereinander, in einem Abstand von 5 Sekunden.

Dann dauert es Stunden bis zum nächsten Puls.

Von der Leiterplatte auf Buchse/Stecker auf Leitung xy ...

Günther schrieb:
> Der Puls kommt 14 mal hintereinander, in einem Abstand von 5 Sekunden.

Bei dem resultierenden Tastverhältnis von 0.3% kann man das wohl auch 
für die thermisch Abschätzung ausreichend genau als Einzelimpulse 
rechnen, so dass man alleine mit Verlustenergie, Wärmekapazität der 
Leiterbahn und tolerierbarer Temperaturerhöhung die Sache gut genug im 
Griff hat.

Also:
> 14 mal hintereinander, in einem Abstand von 5 Sekunden.
> 20 Ampere-Puls 15ms
So jetzt rechnen und ergebnis Präsentieren (oder solllen wir das jetzt 
machen).
http://de.wikipedia.org/wiki/Spezifischer_Widerstand
http://de.wikipedia.org/wiki/Elektrische_Stromdichte
http://de.wikipedia.org/wiki/Spezifische_W%C3%A4rmekapazit%C3%A4t

Du mußt jetz halt herausfinden wieviel Energie in dem Stück Kupfer in 
Wärme umgesetzt werden, dafür brauchst du halt noch die Spannung die 
über dem Stück Kupfer anliegt wenn der Strom drüber fließt.

Uwe schrieb:
> ... dafür brauchst du halt noch die Spannung die über dem
> Stück Kupfer anliegt

Und die ergibt sich direkt aus dem Leiterquerschnitt, dem spezifischen 
Widerstand, der Länge und dem Strom.

Allerdings braucht man sich eigentlich nur um die Energie pro Länge zu 
kümmern. Eine lange Leitung merkt nur der Verbraucher, der dann nicht 
mehr so viel Spannung abbekommt.

Soweit Eure Theorie. Meine praktische Frage wäre eher: wo raucht es, 
wenn dieser kurze Impuls durch Transistortod mal "etwas länger" wird!!


Zur Netiquette gehört auch, daß man das GANZE Problem kurz schildert. Je 
nach Anwendung Herzschrittmacher oder mehrlagige Leiterplatte könnten 
noch andere Fakten die Entscheidung beeinflussen.

Hallo zusammen,

vielen Dank für Euren input.

5000V deshalb ist der Strom nicht zu hoch gegriffen.
Abgabeenergie des Pulses max. 360 Joule.
Last 50 Ohm.

Ich hab die Norm schon gelesen, da steht die Antwort bzw. der Weg zu 
meiner Frage nicht drin.
Ich musste mich bisher nicht mit dieser Thematik auseinander setzen.

Deshalb noch einmal vielen Dank.

Grüße G.

> 5000V deshalb ist der Strom nicht zu hoch gegriffen.
> Abgabeenergie des Pulses max. 360 Joule.
> Last 50 Ohm.

5000V/50Ω = 100A

360 Joule setzt ein Toaster in einer halben Sekunde um, da kann also 
nicht so viel passieren ... ---

Ich arbeitete mal mit MOSFET, die schon ganz ordentlich Strom "konnten", 
angeblich 60 Ampere dauernd, bis 240A Puls:
Die hatten TO220-Gehäuse mit normalen Anschlüssen !

>Macht im Mittel 20A * 15ms/5s = 60mA

>Dafür reichen 0,1mm^2 Querschnitt. Und die Wärmekapazität ist hoch
>genug, den Draht nicht schmelzen zu lassen.

Ist ne 111111 fache Überlastung.

>Wer's nicht glaubt, soll rechnen.
hmmmm

>> Ist ne 111111 fache Überlastung.

> Wer's nicht glaubt, soll rechnen.

Also:

20A/111111 = 0,18 mA  (Damit ist man auf der sicheren Seite !)

Die Beinchen beim TO220-Gehäuse (s.o.) haben nicht mal 0,5 mm².

Für die Erwärmung durch einen kurzen ("kurz" im Verhältnis zur 
Wärmezeitkonstante) Stromimpuls ist natürlich nicht der arithmetisch 
mittlere Strom relevant, sondern der I²t-Wert.
(Wird bei u.a. bei Schmelzsicherungen benutzt, s. z.B.
http://www.sicherungen.de/de/?site=kennlinien&subsite=i2t  )

photon schrieb:
> Ist ne 111111 fache Überlastung.

Woran machst du den Faktor fest?

IMHO ergibt das beim Einzelimpuls eine Temperaturerhöhung von 3K - wenn 
ich mich nicht irre ...

Günther schrieb:
> 5000V deshalb ist der Strom nicht zu hoch gegriffen.
> Abgabeenergie des Pulses max. 360 Joule.
> Last 50 Ohm.

Warum schreibst du nicht gleich, dass du von einem Defibrillator 
schreibst?
Jedenfalls passen dazu deine Angaben.

Lediglich die 5000V sind etwas hoch. 3500V bis 4000V sind eher 
realistisch.

Für deinen Einzelpuls ist der Querschnitt bezüglich der Erwärmung nicht 
so relevant, da zwischen jedem Puls genug Zeit zum Abkühlen ist.

Die Frage ist eher, wie viel Energie in der Leitung und wie viel Energie 
in der Last umgesetzt werden soll. Wenn es sich wirklich um einen Defi 
handelt, muss afaik 95% der Energie in der Last umgesetzt werden.
Die Kabel von Einwegelektroden haben ca. 1,5mm^2

>> Ist ne 111111 fache Überlastung.

>Woran machst du den Faktor fest?

Das war die Annahme, dass eine 60mA Leiterbahn reichen würde. Diese 
hätte dann bei 60mA eine Temperaturerhöhung von 10K. Dicke 
wahrscheinlich um die 0.05mm, also Superfeinstleiter.

Die Leistung steigt quadratisch. 20A ist das 333fache von 60mA. Und eben 
333-imQuadrat = 111111 fache Leistung.

Dann wäre die Temperaturzunahme auch etwa bei 10K * 111111 liegen. Also 
ca. eine Million-Grad.

MILLION !

>Und die Wärmekapazität ist hoch
>genug, den Draht nicht schmelzen zu lassen.

ich weiss ja nicht ..... Ob das die Kupferatome genau so gelassen sehen 
...

>Macht im Mittel 20A * 15ms/5s = 60mA
trotzdem total falsch, weil man hier mit den Quadraten rechnen muss.

>Querschnitt 0,1mm^2, 20A, 15ms
>-> dT = 3,1K

0,0051 * 20A^2 * 0,015s / 0,1mm^2 = 3,06K
ok.

Ich nehm 0.15mm Draht und 4Ampere (die stehen grad vor mir). 0.15sek 
geht schlecht. Ich warte 1sek. Dann beginnt der Draht zu rauchen.
0,0051 * 4A^2 * 1s / 0,15mm^2 = 3,62K

@ Tilo

Für die Prüfung muss die Ausgangsspannung des Defi U*1,5 genommen 
werden.
Deshalb hab ich zu den 5kV gegriffen.

Falk Brunner (falk) schrieb u.a.:

> Dass für die Erwärmung der EFFEKTIVWERT eher eine Rolle spielt, wurde nie
> bestritten.                             ****

Rechtsanwälte lieben solche Definitionen.

Höchstens noch völlig weltfremde Techniker etc. würden noch nachfragen:
Wieviel 'eher' ?

Günther schrieb:
> @ Tilo
>
> Für die Prüfung muss die Ausgangsspannung des Defi U*1,5 genommen
> werden.
> Deshalb hab ich zu den 5kV gegriffen.

Mal mal bitte einen Aufbau, was du genau prüfen willst. Wenn du von 
aussen an den Therapieausgang 5kV anschließt, darf da fast kein Strom 
fließen.
Hier gelten auch nicht die U*1,5 sondern fixe 5kV, die als maximale 
Spannung erlaubt sind. Damit soll nur geprüft werden, was passierne 
würde, wenn zwei Defis paralell angeschlossen sind.

Die U*1,5 gelten für Isolationsstrecken und Spannungsfestigkeit. Das 
sind andere Prüfungen, da ist kaum Energie dahinter.

Was genau willst du eigentlich prüfen, 60601-2-4?

Ach wo sind denn all die Praktiker geblieben die es einfach mal 
ausprobieren?

Es zeigt sich in der Realität ob es funzt, nicht allein auf dem Papier.

Anders audüsgedrückt:

Wichtich is auf'm Platz!

Falk Brunner schrieb:
> Huch, etwas mehr als 60mA

Bei 60mA würde sich ein Draht mit 0,1mm^2 auch nicht um gut 3 K 
erwärmen.

Wichtich is auf'm Platz!

Es wird höchste Zeit!

Berücksichtigt auch den zulässigen Spannungsabfall. Nicht, dass seine 
Stromversorgung 1V 20A liefert, und er am Wende auch noch 0,999 Volt bei 
20A heraus holen will.