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Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Wie verhindert man, dass die Hitze einer Heizplatte durch die elekr. Leitung weitergeleitet wird?


Autor: Nano (Gast)
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Ich habe mir vor ein paar Tagen mal folgendes Video angesehen, bei dem 
jemand eine 50 W Heizplatte aus einer Aluminiumplatte und zwei 
Lastwiderständen gebaut hat:

Youtube-Video "50W Widerstands-Heizplatte Bau & Test"

Jetzt habe ich mich aber gefragt, wenn man die Platte einschaltet und 
aufheizt, dann müsste die Hitze ja irgendwann auch an den elektrischen 
Leitungen, die zu den Widerständen führen, weitergeleitet werden, 
immerhin besteht die Leitung aus Kupfer, welches wiederum eine recht 
gute Wärmeleitfähigkeit besitzt.

Wenn die transportiere Wärmeenergie also groß genug sein sollte, dass 
etwas in der Nähe der Leitungen anbrennen könnte oder die elektrische 
Schaltung, die für die Stromversorgung zuständig ist, in Mitleidenschaft 
gezogen wird, dann hätte man ja ein Problem.

Insofern stellt sich mir die Frage ob das so überhaupt gut designed ist 
und ob es nicht besser wäre, die elektrische Energie per Induktion den 
Widerständen zuzuführen.
Also im Prinzip über einen zweiten Stromkreis mit Wechselstrom.
Oder anders gefragt, wie würde man das eigentlich professionell lösen?


Und dann habe ich noch eine weitere Frage bezüglich solcher Heizplatten 
allgemein.
So etwas verbaut man ja z.b. auch bei Kaffemaschinen. Deren Grundkörper 
besteht in der Regel aus Kunststoff, was für ein Material nimmt man bei 
solchen Küchengeräten dann in der Regel um die heiße Metallplatte vom 
Kunststoffkörper zu trennen?
Ist das irgendeine Form von Keramik oder was wird da in der Regel so 
verbaut?

Ich persönlich interessiere mich für das Thema übrigens deswegen, weil 
ich mit dem Gedanken spiele, mir einen Magnetrührer mit einer Heizplatte 
selber zu bauen, deren Temperatur dann mithilfe eines µC gesteuert 
werden soll.

Autor: nachtmix (Gast)
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Nano schrieb:
> Wenn die transportiere Wärmeenergie also groß genug sein sollte

Das kann man ausrechnen.
Generell erhöhen längere Leitungen und geringere Querschnitte den 
Wärmewiderstand.

Nano schrieb:
> ob es nicht besser wäre, die elektrische Energie per Induktion den
> Widerständen zuzuführen.

Das ist ein teures und verlustbehaftetes Verfahren, das nur in 
Spezialfällen angewandt wird.

Nano schrieb:
> So etwas verbaut man ja z.b. auch bei Kaffemaschinen. Deren Grundkörper
> besteht in der Regel aus Kunststoff, was für ein Material nimmt man bei
> solchen Küchengeräten dann in der Regel um die heiße Metallplatte vom
> Kunststoffkörper zu trennen?

Gar keines. Temperaturen über 100°C sind bei einer Kaffemaschine nicht 
sinnvoll und es gibt genügend Kunststoffe, die das problemlos aushalten.

Nano schrieb:
> Magnetrührer mit einer Heizplatte
> selber zu bauen

Das halte ich nicht für besonders sinnvoll, aber wenn es denn sein muss:
Der Heizdraht wird bei solchen Platten gewöhnlich einzementiert.
Natürlich kann man dafür nicht jeden Dreck vom Straßenbau verwenden, 
denn zum einen muß dieses Material auch bei hohen Temperaturen noch 
elektrisch isolieren und außerdem darf es den Heizdraht weder in kaltem 
noch im warmen Zustand angreifen.
Alternativ werden auch Metallrohre mit konzentrisch angeordnetem und 
mittels MgO-Pulver isolierten Heizwendel verwendet. Mantelheizleiter.
Da du aber vermutlich keine  besonders hohen Temperaturen brauchst, 
würde ich mit der Warmhalteplatt einer alten Kaffeemaschine anfangen.
Oft sind diese Geräte elektrisch noch in Ordnung und wandern auf den 
Schrott, weil sie nach dem Einsatz von Entkalker undicht geworden sind.



Nano schrieb:
> habe mir vor ein paar Tagen mal folgendes Video angesehen, bei dem
> jemand eine 50 W Heizplatte aus einer Aluminiumplatte und zwei
> Lastwiderständen gebaut hat

Der typische Youtube-Murx von ahnungslosen Bastlern.
Woher nimmt der Typ den Glauben, dass sich die Lötstellen an den 
Widerstände bei höherer Temperatur nicht in Wohlgefallen auflösen?
Die Zugentlastung und die bunten Zuleitungen sind sicher auch nicht für 
den Dauerbetrieb bei hohen Temperaturen konzipiert.

Autor: Christian Müller (Firma: magnetmotor.ch) (chregu) Benutzerseite
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nachtmix schrieb:
> Der typische Youtube-Murx von ahnungslosen Bastlern.

Aber alles Knipex, Stripax und so...

Gruss Chregu

Autor: Der Andere (Gast)
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Nano schrieb:
> Ich habe mir vor ein paar Tagen mal folgendes Video angesehen

Manchmal hilft es schon statt sich Videos auf Youtube anzusehen einfach 
mal ein gutes Buch zu lesen.

Autor: ● J-A VdH ● (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite
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vielleicht indem man die letzten cm der Leitung aus Eisendraht macht.
natürlich dann dicker, um da nicht allzuviel "Vorwiderstand" zu haben.

aber das leitet dann die Wärme schon mal längst nicht so gut wie Cu.

Autor: Stefan M. (derwisch)
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Nano schrieb:
> Wenn die transportiere Wärmeenergie also groß genug sein sollte, dass
> etwas in der Nähe der Leitungen anbrennen könnte oder die elektrische
> Schaltung, die für die Stromversorgung zuständig ist, in Mitleidenschaft
> gezogen wird, dann hätte man ja ein Problem.

Du hast eine falsche Vorstellung von der Wärmeleitfähigkeit der 
Zuleitungen.
Bereits dort wo die Zuleitungen aus der Heizplatte rauskommen, sind die 
kaum mehr als handwarm.
Wie sonst sollte wohl dann ein Bügeleisen funktionieren, das zudem noch 
erheblich heißer wird, als die gezeigte Heizplatte.

Die hat ( im Video ) doch nur knapp über 60°C. Da kann man noch mit der 
Hand drauf fassen.
Wie sollten dann irgendwo anders Temperaturen enstehen, die irgendwas 
"abbrennen" lassen?

Bevor eine isolierte Zuleitung auch nur annähernd anfängt zu stinken, 
muss sie schon 160 bis 200°C erreichen.

Autor: A. K. (prx)
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Nano schrieb:
> So etwas verbaut man ja z.b. auch bei Kaffemaschinen. Deren Grundkörper
> besteht in der Regel aus Kunststoff, was für ein Material nimmt man bei
> solchen Küchengeräten dann in der Regel um die heiße Metallplatte vom
> Kunststoffkörper zu trennen?

Duroplaste halten einigen hundert °C aus.

Autor: Max Mustermann (jens2001)
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● J-A V. schrieb:
> Eisendraht macht.
> natürlich dann dicker,

● J-A V. schrieb:
> eitet dann die Wärme schon mal längst nicht so gut wie Cu

Sicher?

Autor: Kalter Kaffee (Gast)
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Tut es auch.


Eine Heizplatte ist nichts anderes als ein Kühlkörper

Ach nach wie bei Halogen Lampen die Wärme des Leuchtkörpers abgeführt 
wird.

Die Drähte werden dort sehr heiß.

Autor: Der Andere (Gast)
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Einfach an beiden Zuleitungen in Reihe eine Niedervolt Glühlampe mit 
passendem Nennstrom verbauen. Die wird viel heisser, und über diesen 
"Wärmeberg" kann die Wärme der Heizplatte nicht abliessen.

:-)

Autor: c.m. (Gast)
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Nano schrieb:
> Youtube-Video "50W Widerstands-Heizplatte Bau & Test"

die heizplatte wurde direkt an den alurahmen geschraubt - ich hätte zur 
thermischen entkopplung (stahl)abstandhalter genommen.
sowas z.b.: 
https://www.voelkner.de/products/2211/10er-Abstand...

die leistung der widerstände ist zu gering. bei erhöhter temperatur darf 
man laut datenblatt immer weniger leistung verbraten siehe "temperature 
derating"), z.b. hier:
http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/40...

die verkabelung hätte ich eher mit kupferdraht gemacht anstatt mit 
litzen. da der nicht rumwabbelt, kann man sich die isolation sparen (im 
niedervolt bereich).

> Ich persönlich interessiere mich für das Thema übrigens deswegen, weil
> ich mit dem Gedanken spiele, mir einen Magnetrührer mit einer Heizplatte
> selber zu bauen, deren Temperatur dann mithilfe eines µC gesteuert
> werden soll.

max temperatur? was soll gerührt werden können? beachte, das magnete 
nicht warm werden sollen, du also evtl auf belüftung von unten achten 
musst, und gleichzeitig auf wärmeisolation der heizelemente.
ich hab bei meinem 3d drucker die heizplatte nach unten mit 
glasfasergewebe "umwickelter" glaswolle isoliert - ist eine saubere 
sache und isoliert anständig (bild ggf heute abend).

ansonsten: ich habe mir einen fertigen rührer für (afair) ~180€ gekauft. 
diy wäre auch interessant gewesen, aber ich wollte ein ergebnis, und 
nicht erst basteln. **hmpf**

Autor: ● J-A VdH ● (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite
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Max M. schrieb:
> ● J-A V. schrieb:
>> Eisendraht macht.
>> natürlich dann dicker,
>
> ● J-A V. schrieb:
>> eitet dann die Wärme schon mal längst nicht so gut wie Cu
>
> Sicher?

ja :-)

Autor: MaWin (Gast)
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Der Andere schrieb:
> sich Videos auf Youtube anzusehen einfach mal ein gutes Buch zu lesen.

Du meinst das Buch "Selbstbau von Magnetrührern"?

Kaum.

Nano schrieb:
> Insofern stellt sich mir die Frage ob das so überhaupt gut designed ist
> und ob es nicht besser wäre, die elektrische Energie per Induktion den
> Widerständen zuzuführen.

Sicher nicht, da sind die Verluste ja deutlich höher als beim Kabel, und 
Verluste sind Erwärmung.

Ja, Zuleitungen führen Wärme ab, das machen sich viele elektronische 
Bauteile zu Nutze, vor allem SMD, aber die Zuleitung einer Heizplatte 
verliert mit der Entfernung rapide an Temperatur weil die Oberfläche 
gross ist im Verhältnis zur Länge Trotzdem wird sie silikonisoliert, 
nicht PVC.

Autor: Peter R. (Gast)
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Ja, die Zuleitungen von Heizplatten usw. leiten auch Wärme, und sind 
deswegen am Anfang sauheiß.
 Sie werden deshalb am Anfang auch geschweißt oder mit guten 
Klemmverbindungen angeschlossen und nicht gelötet. Dann folgt eine 
wärmefest isolierte Strecke, früher nahm man dafür eine Kette von 
Keramikperlen, heut sinds halt glasfaserisolierte Leitungen oder 
Silikonschläuche. Unterwegs wird die Wärme dann zur Seite hin abgegeben.
Das muss halt durch ausreichende Länge und wärmeoffene Verlegung 
erreicht werden.
Erst wenn der Leiter auf erträgliche Temperatur gekommen ist, folgt eine 
normal isolierte Leitung.

Autor: Karl B. (gustav)
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Stefan M. schrieb:
> Wie sonst sollte wohl dann ein Bügeleisen funktionieren, das zudem noch
> erheblich heißer wird, als die gezeigte Heizplatte.

Stefan M. schrieb:
> Bevor eine isolierte Zuleitung auch nur annähernd anfängt zu stinken,
> muss sie schon 160 bis 200°C erreichen.

Hi,
habe mein Bügeleisen repariert mit folgendem Kabel:
https://www.pollin.de/p/ptfe-teflon-litze-versilbe...

Bis jetzt "stinkts" noch nicht.

Es hat nur am Anfang etwas gedampft, weil ich die "Thermostat"-Kontakte 
mit Kontaktreiniger eingesprüht hatte.


Peter R. schrieb:
> Erst wenn der Leiter auf erträgliche Temperatur gekommen ist, folgt eine
> normal isolierte Leitung.

Im Elektroherd sind blanke starre Drähte bis  hinten.
Aber Deckel davor, deshalb nicht berührbar.

ciao
gustav

: Bearbeitet durch User
Autor: georg (Gast)
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Nano schrieb:
> wie würde man das eigentlich professionell lösen?

Du glaubst also, die hunderte Millionen Herde, Kochplatten, Bügeleisen 
usw. sind alle unprofessionell?

So etwas sollte eigentlich Anlass sein darüber nachzudenken, wer falsch 
liegt, du oder alle anderen.

Georg

Autor: Lothar Mayer (zwickel)
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Nano schrieb:
> Ich persönlich interessiere mich für das Thema übrigens deswegen, weil
> ich mit dem Gedanken spiele, mir einen Magnetrührer mit einer Heizplatte
> selber zu bauen, deren Temperatur dann mithilfe eines µC gesteuert
> werden soll.

Bei Heizplatten nimmt man Zuleitungsdrähte die eine Silikon-Isolierung 
haben.
Es gibt Lampen denen liegen zwei kurze Silikon-Schläuche bei, welche man 
über die Zuleitungsdrähte schieben soll. Gehört zur Montageausstattung.
Manche Leute wissen garnicht wofür die gedacht sind.

Genauso nimmt man Dichtungen und Lager der Platten aus Silikon.
Silikon kann Temperaturen bis 400°C schadlos überstehen.

Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Lothar M. schrieb:
> Genauso nimmt man Dichtungen und Lager der Platten aus Silikon.
> Silikon kann Temperaturen bis 400°C schadlos überstehen.
das ist falsch!

Viele Silikone sind nur bis ca. 250°C spezifiziert.
Hochtemperatur-Silikone in elastischer Konsistenz halten bis knapp über 
300°C aus.
Die meisten verhärten bei Temp. über 250°C aber schon sehr deutlich und 
verlieren ihre gummiartigen Eigenschaften bei solchen Temp. Sie 
versanden und zerbröseln dann leicht.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
Autor: U. M. (oeletronika)
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Hallo,
> Nano schrieb:

> Jetzt habe ich mich aber gefragt, wenn man die Platte einschaltet und
> aufheizt, dann müsste die Hitze ja irgendwann auch an den elektrischen
> Leitungen, die zu den Widerständen führen, weitergeleitet werden,
> immerhin besteht die Leitung aus Kupfer, welches wiederum eine recht
> gute Wärmeleitfähigkeit besitzt.
Anstatt solche allgemeinen Beuernweisheiten unreflektiert 
nachzuplappern, solltest du einfach einen Test machen.
Erwärme ein Stück Kupferlitze (z.B. ca, 10 cm lang) auf einer Seite und 
prüfe, ob die andere Seite sehr heiß wird. Solches Erfahrungwissen, das 
du dir dabei aneignest ist viel wertvoller, als reines Schulwissen.

Wenn dir einfache Schulmathematik nicht zu kompliziert ist, dann rechne 
doch einfach mal aus, welche Wärmeleistung von einem Stück Kupferlitze 
mit angenommen 1,5mm² Querschnittsfläche auf 100mm Länge übertragen 
werden können, wenn auf der einen Seite 150°C und auf der anderen Seite 
30°C vorherrschen sollen.

https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitung
https://de.wikipedia.org/wiki/W%C3%A4rmeleitf%C3%A...

> Wenn die transportiere Wärmeenergie also groß genug sein sollte, dass
> etwas in der Nähe der Leitungen anbrennen könnte oder die elektrische
> Schaltung, die für die Stromversorgung zuständig ist, in Mitleidenschaft
> gezogen wird, dann hätte man ja ein Problem.
Ja, wenn!

> Insofern stellt sich mir die Frage ob das so überhaupt gut designed ist
> und ob es nicht besser wäre, die elektrische Energie per Induktion den
> Widerständen zuzuführen.
Wenn man einfachste Wirkmechanismen nicht abschätzen kann, bringt es 
nix, statt dessen viel komplexere Mechanismen als Lösung zu suchen!

> Also im Prinzip über einen zweiten Stromkreis mit Wechselstrom.
> Oder anders gefragt, wie würde man das eigentlich professionell lösen?
Nein, das wäre eher extremes Overengineering, also eher unprofessionell.

> So etwas verbaut man ja z.b. auch bei Kaffemaschinen. Deren Grundkörper
> besteht in der Regel aus Kunststoff, was für ein Material nimmt man bei
> solchen Küchengeräten dann in der Regel um die heiße Metallplatte vom
> Kunststoffkörper zu trennen?
Bei welchen Temp. kocht Wasser?
Und dann suche mal, welche Temp. diverse Duro-Plaste aushalten.

> Ich persönlich interessiere mich für das Thema übrigens deswegen, weil
> ich mit dem Gedanken spiele, mir einen Magnetrührer mit einer Heizplatte
> selber zu bauen, deren Temperatur dann mithilfe eines µC gesteuert
> werden soll.
Aha, mich erstaunt es immer wieder, wie Leute zwar hoch komplexe Dinge 
wie uC ohne große Probleme benutzen und programmieren können, aber bei 
den Grundlagen der Physik auf dem Stand der Grundschule verharren.
Gruß Öletronika

: Bearbeitet durch User
Autor: Sebastian S. (amateur)
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Gerade rund um eine Kaffeemaschine sind Temperaturen über 100° kaum zu 
erwarten.

Im Gegenteil: Sie sollten zum Anlass genommen werden das Teil 
abzuschalten.

Darüber hinaus halten die modernen Kunststoffe diese Temperaturen aus.

Woher sollten sonst die vielen Billigheimer, gerade in diesem Segment 
kommen?

Beim "Spiel" mit den Zuleitungen kannst Du, in den meisten Fällen, nur 
zwischen Pest und Cholera wählen.
Fast alles hat einen schlechteren Wärmeleitwiderstand als Kupfer.
Fast alles hat einen größeren elektrischen Widerstand als Kupfer.
Meist wird es also so sein, dass zwar die Wärme schlechter aus der 
Heizplatte abgeführt wird, aber die höhere Eigenerwärmung wird vieles 
davon zunichte machen.

Autor: Max Mustermann (jens2001)
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● J-A V. schrieb:
> Max M. schrieb:
>> ● J-A V. schrieb:
>>> Eisendraht macht.
>>> natürlich dann dicker,
>>
>> ● J-A V. schrieb:
>>> eitet dann die Wärme schon mal längst nicht so gut wie Cu
>>
>> Sicher?
>
> ja :-)

Gerechnet?

Autor: ● J-A VdH ● (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite
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Schau Dir 'ne Liste an mit den Leitfähigkeiten oder
den spez Widerständen der Metalle. Wo Eisen steht und wo Cu steht.

Da eisen schlechter leitet, müsste man den Querschnitt grösser machen

da sind die Verhältnisse ganz grob 1:6

Autor: Max Mustermann (jens2001)
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● J-A V. schrieb:
> Schau Dir 'ne Liste an mit den Leitfähigkeiten oder
> den spez Widerständen der Metalle. Wo Eisen steht und wo Cu steht.

Hab ich!

● J-A V. schrieb:
> Da eisen schlechter leitet, müsste man den Querschnitt grösser machen

Klar.

● J-A V. schrieb:
> Verhältnisse ganz grob 1:6

Verhältnis von was?

Autor: Achim S. (Gast)
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● J-A V. schrieb:
> Schau Dir 'ne Liste an mit den Leitfähigkeiten oder
> den spez Widerständen der Metalle. Wo Eisen steht und wo Cu steht.

Schau dir das Wiedemann Franzsche Gesetz an:
https://de.wikipedia.org/wiki/Wiedemann-Franzsches_Gesetz

Das besagt ganz ohne Rechnerei, dass du bei gleicher elektrischer 
Leitfähigkeit auch die gleiche Wärmeleitfähigkeit erhältst. Denn: "Das 
Wiedemann-Franzsche Gesetz zeugt von der Tatsache, dass in Metallen die 
Ladungsträger auch Träger von Wärmeenergie sind."

Auf Eisen umzusteigen und den Querschnitt entsprechend größer zu machen 
bringt also bezüglich Wärmeabfuhr keine Änderung.

Autor: ● J-A VdH ● (Firma: FULL PALATINSK) (desinfector) Benutzerseite
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so.
jetzt habt Ihr wieder einen Grund über mich her zu ziehen.
Denn das hatte ich nicht bedacht.

-ich bin ja sooo ein Looser, nicht wahr?

Ja und Dieter Nuhr, der auch.

Autor: Achim S. (Gast)
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● J-A V. schrieb:
> jetzt habt Ihr wieder einen Grund über mich her zu ziehen.

geht klar: das erledige ich dann heute Nachmittag. Im Augenblick hab ich 
dringenderes zu tun ;-)

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