So wählen Sie die richtige Größe von Hochleistungs-DC-Kabelverbindungen aus

Ich kann nicht verstehen, wie man AWG eines Kabels, das bei hohem Strom mit Gleichstrom arbeitet, richtig berechnet: Ich habe mehrere Tabellen für Wechselstrom gefunden, aber ich weiß nicht, ob/wie sie auf Gleichstrom angewendet werden können.

Mein System ist für 70 V/100 A ausgelegt; Ich denke, ich sollte mindestens 16 mm2 verwenden, aber wie kann ich sicher sein?

Beispieltabellen:

http://www.carnevale.bz/wp-content/uploads/2012/cataloghi/Cavi_Speciali/BERICACAVI/BERICACAVI2011_CaviSpeciali.pdf

http://www.bericacavi.com/site/index.php?option=com_content&view=article&id=59

Ich habe über "Strombelastbarkeit" gelesen, aber es gilt auch für Wechselstrom und ich kann nicht verstehen, ob es auch für Gleichstrom nützlich ist.

Ich kann auch nicht verstehen, auf welcher Länge AWG- / Strombelastbarkeitstabellen berechnet werden: Sollte AWG nicht auch von der Leitungslänge abhängen?!?

Auf meinem spezifischen System habe ich Kabel, die höchstens 1 Meter lang sind, und ich möchte sicher sein, dass sie nicht heiß werden, da sie ohne Luftkühlung in Kunststoff eingeschlossen sind und mehrere Minuten lang kontinuierlich 100 A sicher aushalten müssen.

Der einzige Unterschied (AFAIK) zwischen AC und DC ist die Skin-Tiefe, und für die Größe der Drähte, über die Sie sprechen, wird dies keinen Unterschied machen. (Verwenden Sie die AC-Werte. Das andere, was Sie tun müssen, ist, den Widerstand zu berechnen.)
Bei langen Kabeln müssen Sie möglicherweise den Spannungsabfall aufgrund des Kabelwiderstands berücksichtigen und möglicherweise ein Kabel verwenden, das größer ist als in den Strombelastbarkeitstabellen angegeben, damit Ihr Strom einen akzeptablen Spannungsabfall entlang des Kabels aufweist.
Tragfähigkeit hat mit Brandschutz zu tun. Stellen Sie sicher, dass die Drähte nicht zu heiß werden und ein Feuer auslösen. Wenn Sie genau lesen, werden Sie feststellen, dass es Annahmen und Kleingedrucktes gibt, abhängig von der Nenntemperatur der Isolierung und davon, ob der Draht allein oder mit anderen Drähten in einem Kabelkanal verlegt wird usw. Im Allgemeinen gilt also die Strombelastbarkeit für Sie. Wie andere angemerkt haben, überprüfen Sie auch den Gesamtwiderstand (es sei denn, die Drähte sind sehr kurz), um sicherzustellen, dass Sie mit dem Spannungsabfall im Draht leben können. Denken Sie daran, dass sowohl der positive als auch der negative Draht einen Spannungsabfall aufweisen, sodass Sie irgendwo einen x2-Faktor benötigen.
Wie gesagt, meine Kabel sind höchstens 1 Meter lang.

Antworten (3)

Ein Ampere Gleichstrom durch ein Kabel erzeugt die gleiche # Erwärmung wie ein Ampere Wechselstrom durch ein Kabel.

(# Tatsächlich etwas weniger. Der Widerstand eines Kabels bei DC ist geringer als bei AC. Dies liegt daran, dass es keinen AC-Skin-Effekt gibt, sodass der Widerstand um einige Prozent geringer ist.)

Wenn Sie ein Kabel für Gleichstrom unter Verwendung von AC-Kabeldimensionierungsleitfäden / Kabelstromstärken auswählen, ist Ihre DC-Kabelgröße in Bezug auf die Erwärmung konservativ.

Beachten Sie, dass je nach Installationsumgebung des Kabels verschiedene Herabsetzungsfaktoren gelten. Nähe zu anderen Kabeln (die mehr Wärme erzeugen), Installation in einem geschlossenen Luftraum (was die Luftzirkulation reduziert, dh Kühlluft) usw.

In Australien deckt der Standard AS/NZS 3008 „Selection of Cables“ alle diese Herabsetzungsfaktoren sehr detailliert ab.

Der Spannungsabfall wird anhand des Ohmschen Gesetzes und des DC-Leiterwiderstands berechnet.

Der DC-Kabelwiderstand ist in allen seriösen Kabelkatalogen veröffentlicht. Dazu gehören AC-Kabelkataloge – der DC-Leiterwiderstand wird weiterhin veröffentlicht.

Der Widerstand wird normalerweise bei 20 Grad C angegeben, passen Sie ihn mit dem Temperaturkoeffizienten des Widerstands an Ihre maximale Betriebstemperatur an.

Wenn in Ihrem Kabelkatalog keine maximale Betriebstemperatur angegeben ist, beträgt sie ungefähr 75 °C für PVC-Isolierung, 90 °C für XLPE und 110 °C für spezielle Hochtemperaturkabel, dh 110 °C-zertifizierte EPR-Kabel.

Schließlich kann es bei Hochspannungs -Gleichstromkabeln besondere Überlegungen geben - ein normales 0,6/1-kV-Wechselstromkabel ist möglicherweise nicht für 600 V Gleichstrom geeignet. Ich meine mich zu erinnern, dass Gleichstrom die Isolierung anders belastet als Wechselstrom. In Ihrem speziellen Fall haben Sie es nur mit 70 VDC zu tun, daher würde ich mir keine Sorgen machen.

In der ersten Zeile Ihrer Antwort befindet sich ein AC / AC-Tippfehler ...

Die beiden Dinge, die bei der Dimensionierung des Kabels zu berücksichtigen sind, sind:
1) Selbsterwärmung aufgrund des Widerstands. Spannungsabfall. Da Sie wissen, was Ihre maximale Stromstärke ist, dimensionieren Sie die Kabel dafür. Berechnen Sie den Widerstand aus der Kabellänge, Sie können die Querschnittsfläche des Drahtes verwenden, um den Widerstand abzuschätzen. Oder finden Sie eine Tabelle, die dies für Sie getan hat . In der Tabelle haben sie die Kabel bereits für die Eigenerwärmung und andere Faktoren „herabgesetzt“. Sobald Sie den Widerstand haben, können Sie P = I ^ 2 * R verwenden, um die Selbsterwärmung zu finden.

2) Spannungsabfall. Wenn Ihre Anwendung eine bestimmte Spannung erfordert, kann der Spannungsabfall über dem Kabel zu einem Problem werden (nicht in Ihrem Fall, da die Kabel so kurz sind).

Gegebenenfalls müssen Sie die Induktivität der Kabel berücksichtigen, wenn Ihre Anwendung dies erfordert. (was in Ihrem Fall wahrscheinlich vernachlässigbar ist, weil die Drähte kurz sind).

Ich kannte das alles schon. Ich benötige Erläuterungen zu den Unterschieden zwischen DC und AC bei der Dimensionierung von Kabeln.
Was ich Ihnen sage, ist, die Diagramme zu ignorieren und Ihre eigenen Berechnungen mit den Potenzgleichungen durchzuführen. Dann fragen Sie sich, ob es darauf ankommt.
Grundsätzlich gibt es zwei Probleme. Feuer und Spannungsabfall. Die Strombelastbarkeitstabelle gibt Ihnen die Mindestgröße an, um sicherzustellen, dass Sie sich keine Sorgen um Feuer (oder Überhitzung der Isolierung) machen müssen. Bei Anwendungen mit niedrigerer Spannung wie Ihrer (70 V) müssen Sie sich möglicherweise mehr Gedanken über den Spannungsabfall im Kabel machen. Beginnen Sie also mit dem AWG aus der Strombelastbarkeitstabelle. Berechnen Sie dann den Spannungsabfall für Ihren AWG und die Kabellänge bei 100 Ampere und prüfen Sie, ob er akzeptabel ist. Denken Sie daran, dass die positiven und negativen Kabel beide den gleichen Strom und den gleichen Spannungsabfall haben. Einfacher kann ich es nicht machen.
Ich hebe die Themen in meiner Frage hervor: Ich habe mehrere Tabellen für AC gefunden, weiß aber nicht, ob / wie sie auf DC angewendet werden können - ich habe über "Strombelastbarkeit" gelesen, aber es gilt auch für AC und ich kann es nicht verstehen, ob es auch für DC nützlich ist. - Ich verstehe auch nicht, auf welcher Länge AWG-/Strombelastbarkeitstabellen berechnet werden: Sollte AWG nicht auch von der Leitungslänge abhängen?!?
@laptop2d Um meine eigene Berechnung durchzuführen, müsste ich den Wärmewiderstand von Kupfer-Isolator und Isolator-Luft und die richtigen Formeln kennen, aber nach Monaten nutzloser Suche gab ich auf und wechselte zu vorgefertigten Tabellen ... ohne Glück. Wie ich feststellen kann, welche Temperatur meine Kabel erreichen werden, scheint bisher eine unmögliche Aufgabe zu sein. :-(
Weißt du aus welchem ​​Material die Dämmung ist? Wenn Sie wissen, dass es aus PVC besteht, suchen Sie nach diesem google.com/… oder google.com/…
Die Länge des Kabels spielt bei der Verwendung von Strombelastbarkeitstabellen keine Rolle. Wie ich immer wieder gesagt habe, besteht der Zweck der Strombelastbarkeitstabelle darin, sicherzustellen, dass der Draht nicht zu heiß wird und möglicherweise einen Brand verursacht. Die Kabeltemperatur ist eine Funktion des Stroms und des Durchmessers, aber nicht der Länge. Beginnen Sie also damit. Die AWG aus der Strombelastbarkeitstabelle ist die kleinste, die Sie ohne Brandgefahr verwenden können. DANN herausfinden, ob der Spannungsabfall akzeptabel ist. Bei einem Strompfad von 1 m (2 m Hin- und Rückweg) ist der Spannungsabfall wahrscheinlich gering, aber berechnen Sie ihn trotzdem.
Die Strombelastbarkeitstabellen sind mit Einheitslängen berechnet, die Länge und der Widerstand bilden ein Verhältnis. Die Wärme durch die Isolierung ist auch eine Funktion der Länge und ergibt schließlich ein dimensionsloses Verhältnis. Was von der Länge abhängt, ist der Gesamtwiderstand.

Obwohl ich keine offizielle Tabelle zur Dimensionierung von DC-Kabeln gefunden habe, fand ich eine genaue Erklärung zur Antwort von @Li-aung Yip: „ Wenn Sie ein Kabel für Gleichstrom auswählen und AC-Kabeldimensionierungsleitfäden / Kabelstromstärken verwenden, Ihr DC Die Kabelgröße ist in Bezug auf die Erwärmung konservativ. ":

http://www.mondini.com/system/files/documenti/Manuale%20Tecnico%202012.pdf

Dieses Dokument erläutert die Stromberechnung in DC-, AC/Mono- und AC/3-Systemen:

  • Gleichstrom: I = P/U
  • AC/1: I = P/(V*cosF)
  • AC/3: I = P/(V*1,73*cosF)

Dies bedeutet, dass bei gleicher Spannung der Gleichstrom größer ist als der AC/1- und AC/3-Strom; Daher ist die Verwendung von Kabeldimensionierungstabellen für Wechselstrom auch für Gleichstromsysteme sicher , da die Kabelerwärmung direkt proportional zum vom Kabel geführten Strom ist und das Ziel darin besteht, das Kabel vor Überhitzung zu schützen.

Für mein spezifisches System mit einer Nennleistung von 70 V/100 A und einem Elektroroller gehe ich davon aus, dass die Tabelle auf S. 22, Spalte "posa interrata in tubo" (Kabel in Rohr eingeschlossen), Unterspalte "3 cavi unipolari" ( drei einadrige Kabel), da wahrscheinlich der Wärmewiderstand des Bodens gleich oder größer ist als der Wärmewiderstand des Kunststoffgehäuses des Rollers. Für 100A bekomme ich einen 25 mm2 Querschnitt.

"AWG 3" ist 26,7 mm2, also lautet die endgültige Antwort auf meine Frage:

Erforderlicher Kabelquerschnitt für ein 70-V-/100-A-DC-System: AWG3 / 25 mm2

Aber auf einem Elektroroller gibt es tatsächlich sowohl Gleichstrom als auch Wechselstrom: Gleichstrom geht von der Batterie zum Controller, aber der Controller erzeugt einen Wechselstrom, der den Motor antreibt; Bei gleicher Spannung denke ich also, dass die Kabelgröße vom Controller zum Motor (drei Kabel) etwas kleiner sein kann als die Kabelgröße des Batteriecontrollers. Leider kenne ich derzeit die Frequenz des Motorstroms und den Betrag von CosF nicht.

Woher weiß ich, welcher Strom auf meinem System verwendet wird?

Mein Roller hat eine Nennleistung von 5000 W, aber ich habe auch "manuell" den Strom berechnet, der erforderlich ist, um eine Geschwindigkeit von 90 km / h auf ebener Straße aufrechtzuerhalten. Ich bin von 0,8 m2 Stirnfläche und 0,8 Cd für das System Scooter+Fahrer ausgegangen. Dies führt zu einem Bedarf von 6000 W ( Link ). Scooter verwendet eine 60-V-LiFePO4-Batterie mit einer tatsächlichen Betriebsspannung zwischen 56 und 66 V; 6000W/66V ergeben 90A, gerundet auf 100A.

So wählen Sie die richtige Größe von Hochleistungs-DC-Kabelverbindungen aus
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