Wie warm wird das Kabel?
Hallo, ich habe bei einem Kupfer Kabel mit 16,75mm² Querschnitt einen Energieverlust von 16 Watt. Das Kabel ist 0,22 meter lang. Der max. Strom: 200 Amper. Die maimale Spannung: 82 Volt. Wie warm wäre das etwa in Grad Celsius? Gibt es dafür eine Formel? Vielen Dank für eure Hilfe!
6 Antworten
Die Wärmeabgabe des Kabels wäre aus dessen Widerstand (gemäß Querschnitt, Länge und materialspezifischem Widerstand) und der realen Stromstärke (nicht einer "maximalen Stromstärke") zu berechnen (P = I^2*R). Das scheint aber hier nicht die Frage zu sein. Die unsinnige Angabe "Energieverlust von 16 Watt" (ohne Zeitangabe) übersetze ich einmal mit "ohm'sche Wärmeleistung von 16 Watt", und damit ist diese Frage ja erst einmal beantwortet.
Die Temperaturentwicklung des Kabels ergibt sich aus der Wärmezufuhr von 16 Watt und der Wärmeabgabe per Wärmestrahlung, Wärmeleitung und Wärmekonvektion. Und diese Wärmeabgabe ist von schier zahllosen Umständen abhängig, vor allem von der Oberfläche des Kabels (aus den vorliegenden Gegebenheiten berechenbar), der spezifischen Wärmeleitfähigkeit des Materials (per Google ermittelbar), den einzelnen Grenzflächen des Kabels zu anderen Körpern (z.B. Unterlage, Umgebungsluft), Wärmeleitfähigkeit dieser Körper, Ausgangstemperatur dieser Körper, Windgeschwindigkeit, Luftfeuchtigkeit und Dauer des Stromflusses, um nur die wichtigsten zu nennen. Entsprechend komplex wäre die Berechnung der Kabeltemperatur. Ein derartiges Lebenswerk tut sich hier keiner der User an. Die beantworten derartige Fragen mittels Thermometer.
Leistungsverlust, nicht Energieverlust.
Die 82V tun nichts zur Sache, eigentlich auch die 200A nicht.
Dazu müsse man mind. die Oberfläche des Kabels haben (oder den Aussendurchmesser), und natürlich die Umgebungstemperatur. Auch die Rauhheit der Oberfläche und die Farbe.
Schätzung:
16 Watt auf 22cm bei einem 16,75mm².Kabel (2 Leiter) gibt bei Zimmertemp. vielleicht etwas um 30-50 Grad.
So ist es. Hast du inzwischen einen besseren Guess?
Dies natürlich nur, wenn das Kabel frei in der Luft ist. In einem Kabelkanal drin unter/zwischen andern oder gar gleichen Kabeln dürfte es wärmer werden.
Und Formel gibt's ja nicht.
Wie ist es isoliert? Geht es um die Wärme vom Kupfer oder außen an der Isolation?
- Je dicker die Isolation umso wärmer wird das Kupfer
- Je dünner die Isolation umso wärmer wird es außen.
- Wie ist die Ableitung an den Kabelenden?
Wegen der vielen Einflussgrößen (Umgebungetemperatur, Luftbewegung, Wärmeleitwert beim Materialübergang, usw.) kann man das nicht errechnen sondern nur experimentell ermitteln.
Das kann man nicht berechnen, ohne die Wärmeisolation des Kabels und die Umgebungstemperatur zu kennen.
Und genau das lässt sich nicht exakt berechnen, ohne die Wärmeleitfähigkeit der Kabelummantelung zu kennen. Ein in Styropor verpacktes Kupferkabel wird wärmer werden als ein Kabel, das die Verlustwärme ungehindert an die Umgebung abgeben kann.
Die 16 Watt Verlust sagen aber nichts aus über die absolute Temperatur, auf die sich das Kabel durch den Stromfluss aufheizt. Es war ja nicht gefragt, um wieviel Grad sich das Kabel erwärmt, sondern wie warm das Kabel absolut gemessen wird, und da spielt die Umgebungstemperatur und die thermische Isolation sehr wohl eine Rolle.
Der Elektrische Leitwert von Kupfer könnte hilfreich sein.Ebenso auch die Fläche berechnen worauf sich die Ströme verteilen. Also ist es ein Massives Kupferkabel oder eine Litze bzw. hochfeine Litze. Je größer die Fläche desto höher kann auch der Strom Fließen. Über diese Faktoren kann man den Rest Herausrechnen .Praktisch die Unbekannte ( x) berechnen.
16 Watt Verlust sind ja gegeben.
Da spielt die Art des Leiters keine Rolle.
Auch die Isolation nicht, die 16 Watt werden abgegeben, Punkt (sonst könnte man ja Leistungsverluste auf Kabeln minimieren, indem man die Leitung warm einpackt (was wegen der Erhöhung des Widerstands bei konstantem Strom auch den umgekehrten Effekt haben könnte)
Gut gemeint, aber ziemlich großzügig geschätzt..