Wie bestimmt man den besten Durchmesser für ein Kabel?

Nach meinem Verständnis kann ein Kabel mit einem zu großen Durchmesser zu Verlustleistung führen, ein zu kleines kann zum gleichen Ergebnis führen.

anscheinend ist der zweite Fall bei den "Hochfrequenzphänomenen" viel beliebter, der erste Fall wird wahrscheinlich durch das Material des Kabels verursacht, wenn ich das richtig verstanden habe, hauptsächlich weil es eine höhere Impedanz gibt.

Ich verstehe nicht wirklich:

  • warum kann das passieren? ist es wahr, was ich verstanden habe?
  • Wie kann ich den richtigen Durchmesser berechnen?
  • Gibt es in diesem Szenario Unterschiede zwischen AC und DC?

Ich habe X Volt und muss maximal Y Watt liefern, wo muss ich anfangen, das beste Kabel für den Job auszuwählen?

Antworten (5)

Sie beginnen mit der Berechnung des Stroms: Y Watt/X Volt. Die Spannung ist für die Isolation des Kabels relevant, nicht aber für den Durchmesser. (Das stimmt nicht ganz. Wenn Sie mit wirklich niedrigen Spannungen arbeiten, kann der Spannungsabfall aufgrund des Kabelwiderstands und möglicherweise hoher Ströme erheblich werden. Normalerweise jedoch nicht für Netzspannungen und höher.)

Dickere Kabel haben weniger Widerstand, also weniger Verlustleistung. Ich weiß nicht, wo du sonst gelesen hast. Auf dieser Seite finden Sie einen Rechner für den erforderlichen Kabeldurchmesser. Die gleiche Seite hat auch Tabellen für verschiedene Arten von Kabeln.

Es gibt tatsächlich einen Unterschied zwischen AC und DC. Wechselstrom hat einen Skin-Effekt, bei dem der Strom mehr an der Außenseite des Kabels fließen muss. Diese "Haut" wird mit zunehmender Frequenz dünner, ist aber bereits bei 50/60 Hz in geringem Maße vorhanden. Ein AC-Kabel benötigt also möglicherweise einen etwas größeren Durchmesser, obwohl dieser Skin-Tiefe-Rechner eine Skin-Tiefe von mehr als 9 mm für 50 Hz in Kupfer angibt, sodass dies für die meisten Kabel kein Problem darstellt.

Ok, ich werde hier langsam verwirrt, ich spreche mit einer Person und er sagt zu mir, dass es besser ist, mehrere "kleine" Kabel zu haben, wenn ich viel Strom brauche (in Wechselstrom) und einen Stromkreis verdrahten muss im Durchmesser, anstatt einen größeren zu haben, in seinen Worten wegen der Impedanz. Diese Person ist Physiker und Lehrer an einer Hochschule. Ich sollte glücklich sein, mein elektrisches Heimimplantat (z. B. für einen 200-Volt-Strom) mit wenigen großen Kabeln zu haben, oder nicht?
Wegen des Skineffekts ist Litze für höhere Frequenzen besser geeignet. 50 dünnere Drähte haben mehr Oberfläche als 1 dicker Draht. Bei 50/60 Hz macht es keinen großen Unterschied, siehe die Hauttiefe von 9 mm in meiner Antwort.
Als ich dieses Thema begann, dachte ich über Energieeinsparung und Effizienz nach, aber je mehr wir darüber diskutieren, desto mehr sehe ich, dass ich Energie verbrauchen und verschwenden muss. Das ist ein Preis, den ich in jedem möglichen Szenario zahlen muss. Was ist mit Niederfrequenzszenarien in AC und DC? Grundsätzlich muss ich mein Kabel immer wie eine kleine Heizung oder einen Verbraucher sowohl für Hochfrequenz als auch für Niederfrequenz, sowohl für Wechselstrom als auch für Gleichstrom, betrachten?
Zum Glück nicht. Wenn Sie von netzbetriebenen Geräten sprechen, müssen Sie Hochfrequenzeffekte wie den Skin-Effekt nicht berücksichtigen. Dann ist es im Grunde der Kabelquerschnitt (der den Widerstand bestimmt) und die Isolierung (die die Wärmeverluste bestimmt), obwohl dies nur wichtig ist, wenn die Temperatur Ihres Kabels erheblich ansteigt, was bedeutet, dass Ihr Kabel zu dünn ist oder Sie eine große Last haben, wie Hunderte von Ampere (nicht wahrscheinlich).
Also, wenn ich mich um Spannungen kümmere, muss ich auf die Kabelisolierung achten, wenn ich mich um Ampere kümmere, muss ich mich um die Leistungsheizung kümmern, wenn ich mich um diese 2 kümmere, kann ich das beste "Wattprofil" aus meiner Schaltung bekommen? Und das gilt sowohl für Wechselstrom als auch für Gleichstrom mit nur dieser möglichen Variation über Hochfrequenzphänomene bei Wechselstrom? Was kann passieren, wenn ich ein winziges, gut isoliertes Kabel mit hoher Spannung und geringer Stromstärke verwende?
Sie können dünnere Kabel für niedrige Ströme verwenden, unabhängig von der Spannung (solange Ihre Isolierung ausreicht). Beachten Sie, dass in den Tabellen, auf die ich in meiner Antwort verlinke, nicht über Spannung gesprochen wird (außer in Tabelle 4.8, und dort ist die Spannung nicht wirklich vom Durchmesser / Strom abhängig).
kann ich also davon ausgehen, dass dieses dünne kabel die gleiche leistung überträgt wie ein nicht isoliertes dickeres kabel, wenn es richtig isoliert ist? Es wird auf die gleiche Weise funktionieren? Vielen Dank.
Aus diesem Grund wird Hochspannung verwendet, um elektrische Energie über große Entfernungen zu transportieren: Sie können dünnere Kabel verwenden, da der Strom bei 400 kV 1000-mal niedriger ist als bei 400 V.

Wenn Sie Strom mit hoher Frequenz führen müssen (wie es typischerweise bei Schaltnetzteiltransformatoren der Fall ist), hat der Strom die Tendenz, durch den äußersten Teil des Drahtes zu fließen. Dies wird durch den Skin-Effekt verursacht. Die Mitte des Drahtes leitet keinen Strom und ist nur verschwendetes Kupfer (teuer und schwer). Um diesen Effekt zu vermeiden, werden Sie normalerweise viele Drähte parallel schalten oder eine Litze verwenden. Das Erhöhen des Radius des Drahtes über die Skin-Tiefe führt weder zu erhöhten Verlusten, noch verringert es die Verluste.

ist es möglich, den Verlust durch diesen Skin-Effekt zu quantifizieren? Viele Energieversorger in der Umgebung haben dieses Problem, denke ich, denn jedes Mal, wenn Sie sich in der Nähe eines Kraftwerks befinden, können Sie ein "elektrisches Rauschen" hören, das vom Implantat und insbesondere von den Kabeln kommt; manchmal passiert das auch bei Hausspannungen wie 100/200 Volt.
@ user827992 Wenn ein Strom fließt, wird ein Magnetfeld erzeugt, das eine physikalische Kraft auf nicht magnetische Materialien ausübt. Das ist das Prinzip, das in gewöhnlichen Lautsprechern verwendet wird. Kabel, die Wechselstrom führen, können auf diese Weise Geräusche machen, ebenso wie alle Metallteile in ihrer Nähe.

Nach meinem Verständnis kann ein Kabel mit einem zu großen Durchmesser zu Verlustleistung führen ...

Mir ist kein physikalischer Effekt bekannt, der dies verursachen würde. Apropos DC: Größer ist immer besser, wenn Sie die zusätzlichen Kosten und das Gewicht nicht stören. Der Auswahlparameter für ein DC-Kabel ist der Strom (die Spannung spielt für die Isolierung eine Rolle, aber nicht für den Durchmesser). Sie stellen sich ein Kabelstück wie einen einfachen Widerstand vor: Es hat einen Widerstand (pro Meter) und auch die Fähigkeit, Wärme abzuleiten (pro Meter). Der fließende Strom erzeugt eine bestimmte Wärmemenge:

P = ich 2 R
Diese Wärmemenge (P) muss abgeführt werden, leider hat das Kabel einen thermischen Widerstand und dies führt zu einem Anstieg über die Umgebungstemperatur (mehr dazu lesen Sie, wenn Sie ein grundlegendes Tutorial zur Berechnung von Kühlkörpern googeln, das sind die gleich).

In Wirklichkeit sind diese Berechnungen nicht erforderlich, aber Sie können zu diesem Zweck Tabellen verwenden. Diese Tabellen geben Ihnen einen maximalen Strom für einen bestimmten Durchmesser eines Kupferkabels. Ich kann Ihnen keinen nennen, da die Hardware, mit der ich es zu tun habe, normalerweise keinen nennenswerten Strom verarbeitet, sodass der minimale Kabeldurchmesser, der erforderlich ist, um den üblichen mechanischen Kräften standzuhalten, ausreichend ist.

Wechselstrom hingegen ist ganz anders: Ich denke, man kann mit Sicherheit sagen, dass sich alles unter 1 kHz ähnlich wie Gleichstrom verhält, höhere Frequenzen zeigen Dinge wie den Skin-Effekt (nicht so viel Durchmesser, wie Sie vorgeschlagen haben).

größer = mehr Impedanz, nicht wahr? Ich interessiere mich jedenfalls für AC und DC.
Wenn Sie darüber nachdenken, wie Elektrizität geleitet wird, werden Sie sehen, wie ein größerer Durchmesser den Elektronenfluss unterstützt. Die dicken Kabel, die Ihre Autobatterie verbinden, sind nicht so stark wegen mechanischer Kräfte, sondern weil sie eine große Menge an (Gleich-)Strom verarbeiten müssen. Ein größerer Durchmesser in einem Kabel schadet in Bezug auf eine höhere Impedanz niemals, solange Sie keine Drähte mit unterschiedlichen Formen vergleichen (z. B. gerader Draht vs. Spule, wodurch sich die Induktivität des Drahtes und damit die Gesamtimpedanz ändert). .
Danke, wo kann ich etwas über Formvariationen lesen?
"größer = mehr Impedanz": Falsch. Ein größerer Kabeldurchmesser ergibt eine niedrigere Impedanz. Wie andere bereits betont haben, sind mehrere kleine Drähte für Wechselstrom über einer bestimmten Frequenz besser als ein großer Draht.

Um die richtige Drahtstärke zu bestimmen, müssen Sie mindestens eine der folgenden Berechnungen als Hauptmaß haben.
1-Spannung
2-Ampere (Strom)
3-Widerstand
4-Watt (Ausgangs- oder Eingangsleistung)
Die Formel ist V=IR _____Spannung= Ampere x Widerstand Die
Formel ist W=I.V______ Watt = Ampere x Spannung
Dann gibt es ein Diagramm für die Drahtstärke Geben Sie die erforderlichen Ampere und den Widerstand für jede Messgerätnummer pro Fuß oder pro 1000 Fuß an.
Unabhängig von der benötigten Länge können Sie berechnen, welches Messgerät die benötigte Spannung und Ampere führt.

Normalerweise basiert die Kabelgröße auf der Strombelastbarkeit. Eine alte, aber immer noch gültige Faustregel lautet 1000 Ampere/Quadratzoll (die Umstellung auf metrisch hat die grundlegende Physik nicht außer Kraft gesetzt). Die Überlastfähigkeit, bevor die Sicherung durchbrennt oder der Leistungsschalter auslöst (normalerweise 1,25 des Nenn- oder Etikettenwerts), ist hier eher der Wert als die Arbeitsbelastung.

Bei Gleichstrom oder Netzwechselstrom können Sie den "Skin-Effekt" praktisch vergessen. Der Spannungsabfall kann jedoch bei Gleichstrom ein Problem darstellen, während er bei Wechselstrom mit hohen Lasten und langen Laufzeiten der Faktor sein kann, der die Kabelgröße und den Typ bestimmt.

Bei KHz- oder MHz-Frequenzen, wenn Sendeantennen von Sendern mit mittlerer oder hoher Leistung gespeist werden; Kupferhohlrohre mit kleinem Durchmesser werden üblicherweise für die Speiseleitung verwendet, unabhängig davon, ob der Sender eine unsymmetrische Anordnung hat, wie in einem Schiffsfunkraum, oder eine symmetrische Leitung, die eine große Antenne wie Rhombic- oder Curtain-Array-Antennen speisen soll, wie sie bei landgestützten Kurzwellenrundfunk zu finden sind und andere Stationen.

Schaltnetzteiltransformatoren und Treiberschaltkreise und deren Design; Daher funktioniert es auch an den Grenzen der Versorgungsspannung und -temperatur und erfüllt alle gesetzlichen Anforderungen, einschließlich einer EMV, die besser als die Mindestanforderungen ist. Die EMV-Entstörung ist aufgrund der Anzahl der interagierenden Variablen eher eine Kunst, die ebenso auf Erfahrung basiert wie jede Theorie. Modellierung hilft bis zu einem gewissen Punkt, aber Bauchgefühl und Intuition sind ebenso wichtig, wenn Ihr Produkt die für die Massenproduktion erforderlichen Typgenehmigungen (CE-Kennzeichnung usw.) erhalten soll. Alter Blauer Bär

Wie bestimmt man den besten Durchmesser für ein Kabel?
AntwortenHierDatenschutz-Bestimmungen1y, 0v