Erwärmung eines Kupferleiters (Formel gesucht)

Gast #4648341
Hallo,

es gibt ja so Grafiken, da kann man schön die Erwärmung eines Leiters 
basierend auf der Stromdichte ablesen. Da dies alles Geraden sind, 
müsste die Formel relativ einfach sein. Leider kann ich sie im Internet 
nirgends finden. Überall steht nur die allgemeine Weisheit, dass eine 
höhere Stromdichte zu einer höheren Erwärmung führt. Nichtmal bei 
Wikipedia finde ich die Formel.

Kann mir jemand helfen?
Gast #4648349
Flora schrieb:
> Wikipedia finde ich die Formel.

Strom zusammen mit Widerstand ergibt Leistung
Leistung + Abstrahlung ergibt Temperatur

Linear ist das ganze aber nicht, denn je wärmer es wird, desto mehr 
Wärme wird Abgestrahlt.
Gast #4648358
Und die meiste Wärme geht infolge von Konvektion bzw. Übergang zu 
einbettenden Medien (Wand/Putz) ab.
Hochgradig von den Materialien und der geometrie abhängig.

Also wäre eine (lineariierte und angenäherte) Formel vieleicht nicht 
kompliziert, hätte aber einen Haufen (Material)konstanten die du nicht 
kennst.
Aus dem Grund gibts keine Formel sondern Tabellen mit denen man auf 
Nummer sicher ist.
Gast #4648364
Dietrich L. schrieb:
> Doch, der Zusammenhang ist linear

Nein, abgestrahlte Energie ist zur 4. Potenz von der absoluten 
Temperatur abhängig, Wärmeübergang zu Luft hängt hochgradig von der 
Strömung und der Luftschichtung ab.
Das ist nichts auch nur annähernd linear, man kann nur in bestimmten 
Bereichen linearisieren
Gast #4648400
Es gibt keine Formel die die Wärme an der Oberfläche einer Leiterbahn 
errechnet. Kann es auch gar nicht geben.

Die Leistung zu berechnen ist hingegen kein Problem, aber ab diesem 
Zeitpunkt, kann Dir keine vernünftige Formel weiterhelfen.

Ist ja auch Logisch, für eine vernünftige Formel währen sehr viele 
Parameter, und die wenigsten sind Konstanten, vonnöten. Es ist ja nicht 
nur der Nahbereich (z.B. Wärmeleitung), der hier mitspielt, sondern auch 
Effekte in größerer Entfernung, wie zum Bleistift die Temperatur 
außerhalb Deines Gehäuses, die direkt mitspielen.

Wenn Du ein paar Jahre Zeit hast, kannst Du ja mal Deine Umgebung 
analysieren. Die daraus resultierende Formel gilt dann aber nur für 
Deinen speziellen Fall.
Gast #4648402
Amateur schrieb:
> Es gibt keine Formel die die Wärme an der Oberfläche einer Leiterbahn
> errechnet. Kann es auch gar nicht geben.

so kompliziert ist das nun auch wieder nicht. Immerhin schaffen es Leute 
die Temperatur eines Kühlkörper zu berechnen.

http://www.mikrocontroller.net/articles/K%C3%BChlk%C3%B6rper

soviel anders ist das bei einem Leiter nicht, nur das er selber die 
Wärme erzeugt.
#4648404
Der Andere schrieb:
> Dietrich L. schrieb:
>> Doch, der Zusammenhang ist linear
>
> Nein, abgestrahlte Energie ist zur 4. Potenz von der absoluten
> Temperatur abhängig, Wärmeübergang zu Luft hängt hochgradig von der
> Strömung und der Luftschichtung ab.
> Das ist nichts auch nur annähernd linear, man kann nur in bestimmten
> Bereichen linearisieren

Ok, das glaube ich Dir.
Allerdings wird in der Leistungselektronik üblicherweise linear 
gerechnet (z.B. Angabe der Wärmewiderstände bei Halbleitern, 
Kühlkörpern,..). Das scheint wohl in dem Anwendungsbereich genügend 
genau zu sein!?
#4648409
Peter II schrieb:
> Amateur schrieb:
>> Es gibt keine Formel die die Wärme an der Oberfläche einer Leiterbahn
>> errechnet. Kann es auch gar nicht geben.
>
> so kompliziert ist das nun auch wieder nicht. Immerhin schaffen es Leute
> die Temperatur eines Kühlkörper zu berechnen.
>
> http://www.mikrocontroller.net/articles/K%C3%BChlk%C3%B6rper
>
> soviel anders ist das bei einem Leiter nicht, nur das er selber die
> Wärme erzeugt.

Der entscheidende Unterschied zu den Kühlkörpern ist, das dort die
beteiligten Wärmewiderstände so einigermaßen bekannt sind; das gilt
aber nicht für Wärmewiderstände von Leitern gegenüber der Umgebung!
Ansonsten gilt natürlich die gleiche, bekannte Formel.
#4648448
SH schrieb:

>> aber nicht für Wärmewiderstände von Leitern gegenüber der Umgebung!
>
> Macht man heute halt nicht mehr, die Zeiten einfacher u. doppelseitiger
> Platinen sind ja schon lange gezaehlt, aber im Prinzip siehe hier:

Hmm, wo steht denn, das es hier um Leitern auf Platinen geht?
Gast #4648471
Harald W. schrieb:
> Hmm, wo steht denn, das es hier um Leitern auf Platinen geht?

Stimmt! Eingangs ist das allgemeiner gehalten.

Da schrieb einer,

Amateur schrieb:
> Es gibt keine Formel die die Wärme an der Oberfläche einer Leiterbahn
> errechnet. Kann es auch gar nicht geben.

Und du zuvor,

Harald W. schrieb:
> Die Formel ist ja auch einfach. Sie enthält aber den Wärmewiderstand
> des Leiters gegenüber der Umgebung. Und dieser ist meist unbekannt.

Meist :)
Gast #4648514
Es geht um einen einzelnen Leiter, der frei im Raum schwebt ohne 
irgendwelche Zwangsbelüftung. Da es diese Grafiken und Tabellen gibt, 
muss es dafür auch eine Formel geben.

Weiss die jemand?
Gast #4648577
Flora schrieb:
> Es geht um einen einzelnen Leiter, der frei im Raum schwebt ohne
> irgendwelche Zwangsbelüftung. Da es diese Grafiken und Tabellen gibt,
> muss es dafür auch eine Formel geben.

wenn er seine Wärme nicht abgeben kann, wird er unendlich warm.
Gast #4648603
Peter II schrieb:
> Flora schrieb:
>> Es geht um einen einzelnen Leiter, der frei im Raum schwebt ohne
>> irgendwelche Zwangsbelüftung. Da es diese Grafiken und Tabellen gibt,
>> muss es dafür auch eine Formel geben.
>
> wenn er seine Wärme nicht abgeben kann, wird er unendlich warm.

so ein leiter besteht aus irgendeinem material, das einen widerstand (R) 
hat.
der durchfließende strom bestimmt die menge energie die im leiter 
abgegeben wird (P=I²R).
die wärmekapazität des materials bestimmt die temperaturänderung pro 
zugeführter emergiemenge 
(https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmekapazit%C3%A4t).
die temperaturänderung und die äußere fläche des leiters bestimmen wie 
viel energie in den raum abgestrahlt wird 
(https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmestrahlung).

komplizierter wirds wenn der leiter sich in einem medium!=vakuum 
befindet (https://de.wikipedia.org/wiki/Konvektion).

liege ich soweit richtig?
Gast #4648658
ja, gibt noch einen haufen anderer parameter die man dippelschisserisch 
einfließen lassen könnte.
wahrscheinlich reicht dem TO eine praktische näherung.

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