Sind Maximalbelastungen von Kabelquerschnitten unabhängig von der Kabellänge?

[Aquivion]

Hallo zusammen,

Ich habe eine Frage bzgl. der Strombelastbarkeit von kurzen Kabeln (in meinem Fall 30cm). Es handelt sich um Kupfer Litzen Kabel für den KFZ Bereich und Gleichstrom der aus einem 12Volt Lithium Akku kommt. Der Akku kann 100 Ampere liefern.

Nun komme ich laut der Kabelquerschnittsformel -> ( I x 0,0175 x L x 2 ) / (fk x U) -> (100 x 0,0175 x 0.3 x 2) / 0,01 x 12 auf einen Querschnitt von 8,75mm2. fk ist der Verlustfaktor den ich auf 1% bzw. 0.01 gesetzt habe.

So wie ich das verstehe kann ich also einen Querschnitt von 10mm2 nehmen der mit 100 ampere für 30cm ausreicht. Nun meine Frage:

Gibt es eine Maximalbelastung für Kabelquerschnitte unabhängig der Länge des Kabels?

Ich finde im Internet die Information, dass man für 100 Ampere 25mm2 oder 35mm2 nehmen sollte. Oder würden 10mm2 dafür ausreichen, da mein Kabel recht kurz ist?

Vielen Dank und entschuldigt bitte, falls es dazu schon Beiträge gibt, ich konnte dazu leider nichts finden.

Mfg

 

[Axel Schweiß]

Dein 10mm² wird die 100A tragen, die Frage ist nur wie lange. Entweder fungiert über kurz oder lang dein Stück Kabel als Sicherung oder aber, wird wahrscheinlicher, dein Akku in eine unkontrollierbare Funktionsstörung gehen, im Sinne von sich erwärmen, aufblähen und brennen, wenn zu viel Energie aus ihm entnommen wird. Dies mögen die nämlich so überhaupt nicht.

Um jetzt aber nochmal auf die Frage zu kommen, wenn du längere Zeit die Energie entnehmen willst, solltest du den größtmöglichen Querschnitt wählen, denn der Strom verursacht Verluste auf der Leitung, je dünner umso mehr.

 

[Octavian1977]

Die Belastbarkeit eines bestimmten Querschnittes ist vor allem Abhängig von Umgebungstemperatur, und der Verlegeart und Häufung.
Die Verlegeart und Häufung geben grob gesagt an wie gut der Leiter seine Verlustwärme abgeben kann und somit gekühlt wird, oder sogar noch von anderen mit erwärmt..
Dafür gibt es dann auch Tabellen in der Norm die maximale Belastungen angeben, und Faktoren.

Die Berechnung nach dem Spannungsfall ergibt nur wie viel Energie auf der Leitung verloren geht und ob man das was am Ende der Leitung davon übrig bleibt noch Verwenden kann.

Im Auto wäre eine sehr hohe Temperatur an zu nehmen, im Sommer durchaus 60°.
Für 100A würde ich da eher zu einem Querschnitt von 95mm² raten.

 

[Stromberger]

Um mal auf die Frage des TE einzugehen:
Ob das Kabel 10 cm oder 10m lang ist, spielt keine Rolle. Es wird gleich warm bei gleichem Strom.

 

[schUk0]

Es hängt auch ein bisschen davon ab wieviel Strom du nun eigentlich darüber schicken willst.

Wenn der Akku zwar 100A kann, du aber dur 20A brauchst, dann mache 30A Sicherung rein, nimm 10qmm und alles ist gut.

Eine kurzzeitige Überlast für einen Anlaufstrom sollte dann in den meisten Fällen kein Problem darstellen.
Glaube bei DSAM im Niederspannungsnetz sind z. B. bis zu 7x Nennstrom durchaus nicht unüblich bei direktem Dreiecksbetrieb.

Beim KfZ Anlasser wird es sich wahrscheinlich ähnlich verhalten.

 

[Octavian1977]

Anlasser dürfte etwas mehr als 100A brauchen, Meine Autos hatten da bisher immer um die 2kW Anlasser, 32B 1,7kW, S123 2,4kW.
Bei denen war das Kabel zum Anlasser aber immer sehr knapp dimensioniert.
Besonders wenn das Auto eine Start Stopp Automatik haben ist es wichtig den Querschnitt nicht zu gering zu wählen da dieser häufiger betrieben wird, auch ist dabei der Anlasser wohl stärker.

 

[Aquivion]

Hallo nochmal und vielen Dank für die Antworten!

Also ich bin gerade dabei meine eigene LiFePo4 (Lithium Eisen Phosphat) Batterie für mein Wohnmobil zu bauen. Das BMS (Batterie Management System) kann unter Dauerlast maximal 100 Ampere liefern, sollte aber natürlich nicht dauerhaft auch Hochlast laufen und wird es sehr wahrscheinlich auch nicht. Für Kurzlasten kann es auch bis zu 300 Ampere liefern. Meine Frage war jetzt, wie dimensioniere ich das Hauptkabel, das zum Sicherungshalter für die verschiedenen Verbraucher führt.

Was ich hier jetzt verstanden habe:

1) Es gibt verschiedene Normen in denen die maximale Strombelastung für Kupferkabel festgelegt ist. Dabei sind die Bedingungen unter denen es verlegt ist zu beachten. Bei mir wäre es vermutlich frei hängend im KFZ (wo es wie oben schon erwähnt tatsächlich 50+ Temperaturen herrschen könnten)

2) DIe Formel zur Kabelquerschnittsberechnung hilft mir nur, um meine Kabel größer zu dimensionieren aufgrund von Spannungsabfall über längere Distanz. Auf kurze Distanz ( z.B < 1m) ist es NICHT so, dass Kabel kleiner dimensioniert werden können, sondern es muss immer die maximale Strombelastung des Querschnitts nach Norm (unabhängig von der Länge) berücksichtigt werden.

Zu Punkt 2. Das war es was mich so verwirrt hatte. Im Internet findet man nämlich einen Haufen Querschnitts Online Rechner (oder auch Formeln), die einem dann (wie in meinem Fall mit 30cm) einen viel zu kleinen Querschnitt ausspucken (8.75mm2 bei 100 Ampere)

Ich finde das tatsächlich recht gefährlich, dass darauf nicht mehr hingewiesen wird. Ich weiß, als Laie sollte man bei so etwas eher einen Fachmann zu Rate ziehen. Ich mein, wenn man darüber nachdenkt, macht das Sinn aber trotzdem ... der Hobby Tüftler, der sich nicht die Zeit nimmt um nachzufragen, schmeißt die Daten einfach in den Online Rechner und läuft halt Gefahr seine Kabel deutlich zu dünn zu dimensionieren.

Ich habe mich jetzt für ein 50mm2 Kabel entschieden mit 100 Ampere Sicherung. Damit sollte ich bei normalen Temperaturen mit deutlich über 100 Ampere klar kommen, zumal dann eh erst die Sicherung Hopps gehen sollte. Im Normalbetrieb werde ich schätzungsweise 60-70 Ampere maximal ziehen ... an die 100 sollte ich gar nicht herankommen.

Also vielen Dank nochmal für die Aufklärung!

 

[Octavian1977]

wenn die Temperatur auf 50°C beschränkt ist langen dafür 50mm².
Allerdings wäre das BMS genau unter die Lupe zu nehmen, viele preiswerte Systeme haben noch nicht mal die Klemmen in der Größe die es möglich machen die nötigen Querschnitte an zu klemmen.
Ich vermute mal Du arbeitest mit 12V DC
Dir sollte aber klar sein, daß aufgrund der sehr hohen möglichen Ströme erhebliche Gefahren entstehen.
Während bei den Haushaltsüblichen 16A eine doch recht schlechte Verbindung schon die Sicherung auslösen lässt, ist bei so hohen Strömen ein sehr spätes Auslösen zu erwarten.

Nur mal so als Beispiel ein Lichtbogen in einer 230V/400V Anlage kann mal so 6.000A betragen, in einer entsprechend großen Anlage löst da keine Sicherung aus und der Lichtbogen steckt die gesamte Schaltanlage in Brand.

Von der Spannung selbst droht Dir keine Gefahr die ist bei 12V ungefährlich zu berühren, aber Kurzschluß und Überlast zünden sehr leicht Brände, außerdem sind die Lichtbögen und die dabei entstehenden umherfliegenden Funken sehr gefährlich.

 

[Stromberger]

Nur mal so als Beispiel ein Lichtbogen in einer 230V/400V Anlage kann mal so 6.000A betragen, in einer entsprechend großen Anlage löst da keine Sicherung aus und der Lichtbogen steckt die gesamte Schaltanlage in Brand.

Hmmmmmmmmm...... also durch irgendwas ensteht ein Lichtbogen und weil die Anlage "groß" ist, gibt es keinerlei Schutz und massive Brände entstehen... das glaubst Du wirklich oder hast Du Berechnungsbeispiele und Praxisbeispiele, die diese steile These untermauern?

 

[Aquivion]

Hi Octavian,

Danke nochmal für den Hinweis. Laut den Strombelastbarkeits Tabellen

(wie. z.B. hier : Kann leider noch keine Links posten )

kann ich ein 50mm2 bei einer Umgebungstemperatur von 30 Grad mit 168 Ampere belasten. Ich gehe jetzt mal vom Extremfall aus, dass ich mich bei 50 Grad im Wohnmobil aufhalte und elektrische Verbraucher anhabe (wobei das schon fast unrealistisch ist, denn bei solchen Temperaturen werde ich möglichst schauen mich woanders zu aufzuhalten) ... dann müsste ich mit einem Faktor von 0.71 rechnen. Sprich 168 * 0.71 = 119Ampere. Selbst das müsste theoretisch halten.

Ich gehe davon aus, dass ich mich bei höheren Temperaturen nicht im Wohnmobil aufhalte, sprich keine Verbraucher anhabe, bis auf die Kühlbox, die vll. 5-10 Ampere zieht. In Anbetracht dessen, halte ich eine 50mm2 Leitung für ausreichend. Ich werde zur Sicherheit aber trotzdem regelmäßig die Temperaturen bei Vollast (alle Verbraucher an) überprüfen! Im übrigen hat das BMS ebenfalls einen Temperatursensor, der an der Batterie anliegt und schaltet bei 70 Grad automatisch ab. Das ist ja nochmal ein zusätzlicher Schutz für Kupferleitung + Batterie.

Ich muss allerdings noch schauen, ob ich die vorinstallierten Kabel vom BMS für den Negativ Pol austauschen kann. Die haben laut Handbuch 8 AWG was 10mm2 entsprechen würde?? Meiner Meinung viel zu klein dimensioniert. Habe ein Daly BMS 4s 100Ampere. Das wäre tatsächlich problematisch, wenn das nicht ginge. Danke für den Hinweis!

 

[Axel Schweiß]

Wenn die Batterie schon 70°C hat lohnt sich ein abschalten kaum noch. Die Batterie kannst du sehr häufig austauschen, wenn sie dir nicht vorher das wohnmobil in ein lagerfeuer verwandelt

 

[Octavian1977]

keine Ahnung woher Du die 168A nimmst aber zur Belastbarkeit ist die Verlegeart auch zu beachten.
solltest Du das im Wohnmobil in Wärmedämmung verlegen gilt Verlegart A1 oder A2, da ist schon bei 25°C bei 128A Schluß.
Der Faktor für 50°C ist dabei 0,67, wohher du die 0,71 hast weiß ich nicht, vielleicht der Faktor wenn man von 30°C hoch rechnet?

Für die Verlegeart B (rohr Kabelkanal etc) wäre 160A möglich auch hier faktor 0,67 um auf 50°C zu kommen.
andere Verlegearten sehe ich in einem Wohnmobil nicht.