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Unglaublich hohe Stromdichte?
Gast
#3003698
Hallo zusammen! Habe hier einen kleinen Motor liegen welcher einen Lackdrahtdurchmesser von 0,075mm hat. Damit verträgt er im Betrieb einen Strom von 0,2A! Das würde eine unglaublich hohe Stromdichte ergeben: Laut IEC 60317 dA ~ 0,075 mm -> A = 0,003117 mm^2 (Kupferquerschnitt) J = 64 A Das "widerspricht" allem was ich so über maximale Stromdichten gefunden habe. Wie dimensioniert man sowas mit diesen Leitequerschnitten selbst? Stromdichten misst man nicht in Ampere... auch ansonsten komme ich auf 45 A/mm². Und wo ist die Quelle dafür, dass das nicht geht? Klingt für mich erstmal einigermaßen okay. ;)
Gast
#3003783
Das mit den Ampere für die Stromdichte ist natürlich Quatsch! Aber wie kommst du auf 45 A/mm^2 ? Nicht das ich mich da auch noch vertan habe... > Und wo ist die Quelle dafür Habe hier im Forum und sonst in der Literatur immer nur von 3-5A/mm^2 oder mal maximal 10 A/mm^2 gelesen. Bsp Elektronik-Kompendium: http://www.elektronik-kompendium.de/sites/grd/0501191.htm Denke auch das das sehr konservative Werte sind aber doch um einige Faktoren und dem hier verlangten.
Gast
#3003791
...einige Faktoren UNTER dem hier verlangten. Hm, ich rechne 0.2/(pi*(0.075/2)**2) = 45.3. Ansonsten hast du Recht, das ist viel gegenüber dem, was auf der Seite angegeben ist. Bei Wikipedia steht auch 6A/mm². Hast du mal nachgemessen, was tatsächlich durchfließt? Unter Umständen ist vielleicht der Draht kurz genug, sodass die Wärme gut abfließen kann und man deshalb den sonstigen Maximalstrom überschreiten kann? Die 6A/mm² stehen bei Wiki übrigens als ... naja, Richtlinie, der Schmelzstrom, also der, der das Kupfer zum Schmelzen bringen würde, ist irgendwie 3000A/mm², also viel höher. Sven B. schrieb: > Stromdichten misst man nicht in Ampere... auch ansonsten komme ich auf > 45 A/mm². > > Und wo ist die Quelle dafür, dass das nicht geht? Klingt für mich > erstmal einigermaßen okay. ;) Ich denke, bei Bonddrähten von ICs wird man ähnlich hohe Werte haben. Gruss Harald
Gast
#3003837
Bei Stromdichten geht es vor allem um zwei Dinge: 1. Spannungsabfall auf der Leitung 2. Thermische Überlastung der Leitung 1. Hängt auch von der Länge ab und dürfte hier keine Rolle spielen. 2. Ist sehr abhängig von der Verlegung, also wie gut die Wärme abgeführt werden kann. Eine mehradrige, isolierte Leitung unter Putz kann weniger als eine frei verlegte Einzelader. Hier haben wir als Isolierung eine sehr dünne Lackschicht die zwar Spannung, aber kaum Wärme isoliert. Außerdem ist der Draht direkt auf einen Kühlkörper (den Läufer) gewickelt. Die Rotation wird zusätzlich noch für gute Lüftung sorgen. Alles OK, denke ich.
Gast
#3003849
Außerdem teilt sich der Strom im Kollektor auf zwei Pfade auf. Durch die Bewegung und das umliegende Metall wird der Draht gekühlt. Die 6 A/mm2 gelten fuer dicke Draehte und dichte Packung. Um so duenner der Draht um so besser das Verhaeltnis von waermeabgebender Oberflaeche zu waermeerzeugenden Querschnitt. Thermisch ist doch das Verhältnis zwischen Strom und Querschnittsumfang interessant, oder? Wärme wird doch nur über die Oberfläche abgegeben und nicht über die Querschnittsfläche. Noch ein anderes Gebiet, wo es dem Starkstromer den Atem verschlägt... Digitales IC in "Stone-Age-Technology". Also 5V, 10µm Strukturbreite (Faktor 500 zu aktuellen ICs). Mit einem Ausgangspin der 20mA auf einer Leiterbahn mit 20µm Breite und 2µm Dicke treibt kommt man auf "schlappe" 500A/mm². Dabei hat man ein E-Feld zwischen 2 Leiterbahnen (10µm Abstand) von 500000V/m...
Gast
#3004268
Bei sehr kurzen Leitungen darf die Stromdichte auch recht gewaltig werden ohne dass gleich was wegschmilzt... Der MOSFET IRF1404 hat z.B. ein TO220-Gehäuse und nur 3,5 mOhm Rds. Lt. Datenblatt darf man ihn mit max. 75A belasten weil das Gehäuse nicht mehr verträgt. Die Pins haben einen Querschnitt von ca. 0,65 mm². Bei 75A ergibt das stolze 115 A/mm² Stromdichte... Wenn ich mich nicht verrechnet habe entstehen dann an jedem Pin 0,15 Watt Verlustleistung pro Millimeter Länge - es ist also sinnvoll die Pins so kurz wie möglich zu halten und so nah wie möglich am Gehäuse auf viel dickere Leitungen überzugehen. Stimmy schrieb: > Die Pins haben einen Querschnitt von ca. 0,65 mm². Bei 75A ergibt das > stolze 115 A/mm² Stromdichte... Und welchen Querschnitt haben die Bonddrähte? Sicherlich deutlich weniger. Gruss Harald Abgesehen von der Kühlung is es innerhalb eines Motors auch ziemlich egal wenn die Wicklung Temperaturen von 90 Grad oder so hat solang das Isoliermaterial das mitmacht, und wie schon gesagt wurde ist Kühlung sichergestellt so dass es bei den 90 Grad bleibt. Bei einem Verlegekabel muss man ganz anders dimensionieren, da man davon ausgehen muss dass jemand nicht glücklich wäre wenn er es anfasst und es 90 Grad heiss ist... oder dass es jemand mit anderen solchen Kabeln die ebenso heiss werden zusammenpackt, oder in gut wärmeisolierende Steinwolle einwickelt.... Ebensowenig kann man es sich bei dem Kabel leisten dass es bei zu erwartenden Überströmen im Fehlerfall dann nicht 90 sondern 300 Grad heiss wird bevor es die Sicherung interessiert und irgendetwas in Brand steckt. @ Bernhard Spitzer (b_spitzer) >Noch ein anderes Gebiet, wo es dem Starkstromer den Atem verschlägt... >Digitales IC in "Stone-Age-Technology". Also 5V, 10µm Strukturbreite >(Faktor 500 zu aktuellen ICs). Mit einem Ausgangspin der 20mA auf einer >Leiterbahn mit 20µm Breite und 2µm Dicke treibt kommt man auf "schlappe" >500A/mm². Dabei hat man ein E-Feld zwischen 2 Leiterbahnen (10µm >Abstand) von 500000V/m... Ja, das ist schon beachtlich. Aber wie bereits gesagt, das Problem ist schlicht das Verhältnis Kühlung über Oberfläche des Leiters zu wärmeerzeugendem Volumen. Oberfläche Zylinder: Wärmeleistung im Leiter Wärmedichte auf der Oberfläche: D.h. Die Problematik der Kühlung geht mit d^3 ein! Das erklärt, warum sehr dünne Leiter hohe Stromdichten vertragen, weil die Kühlfläche im Verhältnis sehr groß ist. Und warum große Trafos mit durchfließendem Öl gekühlt werden müssen. P S Vielleicht kann man ja Kernfusion erreichen, indem man einen austreichend dicken Kupferzylinder bestromt ;-)
Gast
#3004916
Erstmal danke für alle Antworten! @Sven B. gut ich hatte schon gedacht, ich hätte mich verrechnet. Du hast Die Lackdicke unterschlagen. D'rum hatte ich den effektiven Kupferquerschnitt mit angegeben. Eine Messung hat ergeben, dass der Draht obiger Dicke bei 1,4A Gleichstrom durchglüht. Was bedeutet, dass ich auf der "sehr" sicheren Seite bin und das ganze im Motorfall ja auch noch "gepulst" wird. Außerdem habe ich aus anderer Quelle, das 16A bei 0,25 Bonddrahtdurchmesser durchaus "im Rahmen" sind (Nur um mal eine Weitere Größe in den Raum zu stellen). Tabellen scheint es für diese Dinge und Größen wirklich nicht zu geben und Werte müssen wohl mit nicht geringem Aufwand für jede Anwendung neu berechnet werden. Da mir wohl für eine genaue Berechnung noch weitere Kennwerte und entsprechendes Formelwissen fehlen, orientiere ich mich vorerst an meiner Messung plus entsprechendem Sicherheitsfaktor. Antwort schreiben |
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