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THEMA: Elektrik - Digitalstrom sicher ins Gleis einspeisen

THEMA: Elektrik - Digitalstrom sicher ins Gleis einspeisen
Startbeitrag
kracherl - 10.02.21 16:22
Liebe Foristen

Als nächstes beabsichtige ich ein kleines Fahrdiorama zu bauen. Es ist an sich nur ein kleines Rangierspiel. Allerdings will ich dabei gewisse Techniken üben, sozusagen als Vorschule für etwas grösseres. Insbesondere sollte die Elektrik digital-tauglich sein.

Nun habe ich in diversen Threads gelesen, dass beim digital Fahren die Ansprüche an die Elektrik deutlich grösser sind, insbesondere wie wichtig geeignete Kabelquerschnitte für die Digitalstrom-Versorgung sind, da die Digitalzentralen ja einiges mehr an Strom rauspusten (ca  3- 5 Ampere), als analoge Fahrgeräte. Für mein Fahrdiorama (ca 100 x 20 cm) braucht es natürlich keine 5 Ampere; es geht mir hier um das Üben von Techniken und einer richtigen Verkabelung.

Mehrfach wird empfohlen, eine Hauptleitung mit 1.5qmm zu verlegen, von welcher dünnere Drähte 0.25qmm oder sogar 0.14qmm abzweigen, welche an die Schienen oder Schienenverbinder gelötet werden können.
Könnten im Falle eines Kurzschlusses die kurzen Schienenversorgungskabel mit kleinem Querschnitt nicht abbrennen? Oder muss man bei jedem Versorgungsdraht dann noch eine Sicherung dazwischenschalten? Ich bin kein Elektriker um das beurteilen zu können.

Mag sein, dass bei einem längeren Gleisabschnitt mit vielen Einspeisungspunkten sich dann der Strom verteilt. Aber wie ist das mit kleinen Blockabschnitten oder hier bei meinem Fahrdiorama, wo nur ein bis 2 Versorgungen pro Gleisabschnitt sinnvoll anlötbar wären.

Also wie bekomme ich den Digital-Fahrstrom ordentlich ans Gleis ohne Brandgefahr ?

Herzlichen Dank für Euren Rat
von Kracherl

...der keinen Besuch von der Feuerwehr braucht.


Also als Dipl.Ing. Elektrotechnik habe ich darüber nie nachgedacht. Alte ARNOLD Gleise - wie ich sie bisher benutzt habe - mit den brünierten Schienen und den damit verbunden Kontaktproblemen an den Schienenübergängen haben bei mir eine 1,5mm² Ringleitung bekommen und wurden alle 70 bis 100cm versorgt, das war bei Gleichstrom.
Dann habe ich umgebaut auf Digital und auch Belegtmelder angeschlossen, da war das Problem schon behoben, denn jeder Belegtanschluss wird ja einzeln mit Strom versorgt. Es braucht also nur noch für eine Schienenseite eine Ringleitung und für einige nicht bewachte Teilstücke einer Strecke.

Durchgeschmort habe ich Schienentrennstellen mit analogen Trafos, da die eine thermische Überlastausschaltung haben, die doch sehr träge ist. Meine zeitgemäße Z21 Black schaltet bei Überlast einstellbar mehr oder weniger schnell ab.

Nun steige ich um auf KATO-Gleismaterial, Neusilber mit guten Schienenverbindern. Habe schon mal eine Testinstallation aufgebaut die hat eine Länge von 9m gehabt und nur an einer Seite eine Einspeisung, kein nennenswerter Spannungsfall am Ende messbar gewesen, selbst bei Last.

Der Querschnitt der Zuleitungen sollte von der Kabellänge abhängig sein, bei kurzen Zuleitungen ~50cm  reichen die 0,14mm² bei längeren bis 3m würde ich 0,25mm² nehmen. Diese längeren Strecken kommen aber nur selten vor, denn normalerweise platziert man einen Belegtmelder in der Nähe der Strecken. Ich weis, es gibt da Extremisten, die ordnen alle elektronischen Schaltkästen säuberlich an einer Stelle unter der Anlage, sieht vielleicht schön aus, ist aber nur suboptimal.

mfG

Werner    
Hi Kracherl !

Ganz ehrlich zum Teil gibt es hier sehr kuriose Meinungen zum Thema Elektrik, speziell über die Verlegung , Dimensionierung der Leitungen usw..

Deine  geplante Anlage ist von den Ausmaßen doch eher klein, da reicht die zweipolige Anschlussleitung, von der mitgelieferten  Digitalzentrale vollkommen aus. Einfach die beiden Leitungen an die Einspeisungsschiene anschließen und schon geht der Fahrbetrieb los.
Ohne Angst zu haben, dass da was abbrennt, sonst dürften die Hersteller elektrischer Modelleisenbahnen diese Zuleitungen garnicht mitliefern. Alleine schon schon der Schienenquerschnitt beträgt bei N Schienen mindestens 1² mm wenn nicht sogar mehr !

Gruß Thomas

Der schon alle Leitungen / Kabel von 0,25 ² bis 150² beruflich schon mal verlegt und angeschlossen hat.

Hallo Günther,

es ist gut, wenn vorsichtshalber auch solche Fragen der elektrischen Sicherheit hier im Forum gestellt werden. Nachdenken ist immer empfehlenswert, Angst ist ein schlechter Ratgeber.

Erstmal will ich mit einem (bei Laien sehr verständlichen!) Irrtum aufräumen. Strom wird nicht aus einer Digitalzentrale (oder einem Trafo, einem Akku, einem Netzteil, einer Steckdose) "rausgepustet", sondern von den Verbrauchern entnommen. Ist keiner angeschlossen oder nur ein kleiner (z.B. eine Lampe), fließt kein oder wenig Strom durch die Leitungen. Deine erwähnten 3-5A sind der maximale Strom, den ein Spannungsversorger liefern KANN, nicht der ständig fließende Strom.

Digitalbetrieb stellt nicht grundsätzlich höhere Anforderungen an die Sicherheit der Verkabelung, im Gegenteil. Moderne elektronische Zentralen können im Fall von Kurzschluss oder Überlast oft schnell und sicher abschalten, dann fließt im Fehlerfall gar kein Strom mehr und keine Zuleitung kann überhitzen. Analoge Modellbahntrafos werden bei Überlast oft nur "einknicken" und den Strom (auf sehr hohem Niveau!) begrenzen, aber nicht (oder erst nach einer Minute durch den Thermoschalter) ausschalten; dieser hohe Strom (z.B. 2-3A) muss dann von der Verkabelung verkraftet werden.

Wichtiger als der Kurzschlussfall (bei dem sowieso schnell genug abgeschaltet werden sollte) ist der betriebliche Lastfall. Wer nur drei Loks auf der Anlage hat, sollte keine 5A-Zentrale verwenden, die erst bei noch größerem Strom abschaltet, da reichen 2-3A vollkommen aus und sind sicherer. Wer dagegen zig Loks hat (die ja digital auch im Stillstand Strom verbrauchen für Dekoder, Sound und Beleuchtung), muss natürlich entsprechend leistungsfähige Zentralen und Booster haben. Dann werden auch entsprechend ausgelegte Versorgungsleitungen (z.B. 1,5mm² aus der Haustechnik) in die Anlage gebraucht. Die kurzen Drähte zu den vielen Einspeisestellen können dünner bleiben, denn darüber werden individuell nur eine (oder wenige) Loks versorgt.

Wie die anderen Kollegen schon schrieben, wird es für dein Diorama keine große Rolle spielen. Aber man will ja auch für die größere Zukunft lernen ...

Viel Erfolg wünscht dir
Wolfgang
Hi

Es gibt ja verschiedene Querschnittrechner im Internet,  die auch verschiedene Ergebnisse liefern.
Kann jemand einen Zuverlässigen empfehlen?

Danke.

LG ChristiaN
Hallo Günther,
und wenn schon am Pröbeln bist, hier ein bewährter Tipp bei digital: Münztest. Lege an dem Punkt der Gleise, der am weitesten von der Einspeisungsstelle entfernt ist, eine Münze aufs Gleis. Wenn die Zentrale (oder Booster) nicht sofort(!) abschaltet, muss die Verdrahtung verbessert werden, resp. müssen mehr Einspeisungen vorgesehen werden.

Heinzpeter
Zitat

Digitalbetrieb stellt nicht grundsätzlich höhere Anforderungen an die Sicherheit der Verkabelung, im Gegenteil. Moderne elektronische Zentralen können im Fall von Kurzschluss oder Überlast oft schnell und sicher abschalten, dann fließt im Fehlerfall gar kein Strom mehr und keine Zuleitung kann überhitzen. Analoge Modellbahntrafos werden bei Überlast oft nur "einknicken" und den Strom (auf sehr hohem Niveau!) begrenzen, aber nicht (oder erst nach einer Minute durch den Thermoschalter) ausschalten; dieser hohe Strom (z.B. 2-3A) muss dann von der Verkabelung verkraftet werden.



Irrtum euer Ehren

Die "weich gekoppelten" Analogtrafos liefern im Fehlerfall selten mehr als 1 Ampere, danach geht die Spannung recht schnell in die Knie bis dann zusätzlich noch die thermische Sicherung anspricht.

Digitalzentralen gehen erst mal gar nicht in die Knie, bis sie den Abschaltpunkt erreichen und dann den Saft schlagartig abdrehen. Da manche Zentralen 3 oder gar 5 Ampere liefern und das bei voller Gleisspannung, die man im Analogbetrieb fast nie am Gleis hat, kommen da schon ganz andere Leistungen zusammen. "Eigentlich" sollten Digitalzentralen und Booster grundsätzlich den Stromunterschied gegen die Zeit ermitteln und damit Kurzschlüsse erkennen. Das haben aber nur die wenigsten Geräte. Die meisten brennen gnadenlos das Material weg. Warum das als Spielzeug durchgeht ( wir haben ja die Diskussion zum Sicherheitstrafo ), ist mir persönlich ein Rätsel!

Zitat

Die kurzen Drähte zu den vielen Einspeisestellen können dünner bleiben, denn darüber werden individuell nur eine (oder wenige) Loks versorgt.



Diese Betrachtung gilt aber ausschließlich für den Regelbetrieb und nicht den Störungsfall. Im Falle eines Kurzschlusses, z.B. einer Entgleisung fließt der volle Strom durch den einen dünnen Draht. Dieser muß dann im Zweifel die 5 Ampere aushalten ohne in Flammen aufzugehen, wenn nicht weitere Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden. Das entgleiste Fahrzeug ist dann ohnehin nur noch Ersatzteilspender, wenn der Kurzschluß so perfekt ist, das die Zentrale gerade eben nicht abschaltet.

Somit gilt es für die Betrachtung des Querschnitts zweierlei Dinge zu betrachten:

1.) Die Erwärmung des Leiters darf auch im Fehlerfall zu keiner kritische Temperatur führen. Dabei ist der maximale Abschaltstrom als Grundlage zu nehmen. Dazu gibt es zahlreiche Rechner im Internet, die für diesen Fall den Mindestquerschnitt ermitteln. Aber Achtung: Führt die Leitung zum Beispiel durch Schaumstoff oder andere sehr schlechte Wärmeleiter, wie z.B. Holz, gelten auch die dort verwendeten Werte für Einzelleitungen nicht! Hier sollte man dann zusätzlich nochmal einen großzügigen Zuschlag zugeben. Letztlich wird die Erwärmung durch den Stromfluß dann ja nur noch über den Leiter abgeführt und nicht mehr längs des Leiters durch die Isolierung. Der Wert liegt um Faktoren anders!


2.) Der Innenwiderstand als Summe aller Zuleitungen bis zum Gleis, damit es nicht zu Geschwindigkeitsunterschieden auf verschiedenen Streckenabschnitten kommt und immer eine Mindestspannung in allen Abschnitten zur Verfügung steht. Dabei gilt dann der Nennbetriebsstrom, der natürlich bei einzelnen Gleisabschnitten geringer ausfällt, als auf der "Sammelleitung". Der Innenwiderstand ist dann aber eben auch von der Länge abhängig. Je länger die Leitung, desto höher sollte man den Querschnitt auslegen. Dazu dient der im Vorbeitrag verlinkte Rechner.

Beide Rechnungen führen zu unterschiedlichen Werten, entsprechend muß man den jeweils größeren Wert für die zu legende Leitung verwenden.

Zitat

wird es für dein Diorama keine große Rolle spielen.



Der Kurzschlußstrom ist beim Diorama genauso hoch wie bei einer Großanlage, wenn man übliche Zentralen/Booster anschließt.


Und weil gleich wieder alle jammern, es sei alles übertrieben und quatsch:

Macht einfach mal einen Versuch: Nehmt eure geliebte 0.14er Litze und führt 10cm zwischen 2 Schaumstoff- oder Dämmstoffplatten und laßt da mal 3 Ampere Konstantstrom durchlaufen. Ein entsprechendes Netzteil wäre da von Vorteil. Ihr werdet staunen, wie schnell die Geruchsbelästigung beginnt und wie lang es dauert, bis erste Tropfen Kunststoff zu sehen sind.

Gruß
Klaus
Hallo,
@Heinzpeter:
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

Hallo Günther,
und wenn schon am Pröbeln bist,


war ich gemeint? wo habe ich gepöbelt? Oder hast du meinen Namen einfach falsch geschrieben?
Ich habe keinen anderen Günt(h)er gefunden
LG
Günter
Hallo Günter (ohne th)

nein, ich habe weder Dich gemeint noch Deinen Vornamen falsch geschrieben, ich meinte Günther, den kracherl (Threaderöffner) (genau wie schon vorher Wolfgang Sch. ). Ich hatte mich bei Wolfgang schon gefragt, wen er denn meine, und habe es dann dank meinem unglaublichen kriminalistischen Spürsinn herausgefunden...

Heinzpeter
Hallo Klaus,
Ich sehe das auch so:
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

"Eigentlich" sollten Digitalzentralen und Booster grundsätzlich den Stromunterschied gegen die Zeit ermitteln und damit Kurzschlüsse erkennen.

  Kennst du Booster die so arbeiten? Mein Esu Navigator war so gebaut, wurde aber wegen anderer nicht mehr zeitgemäßer Unzulänglichkeiten aussortiert. Jetzt fahre ich mit den tamvalleydepot booster, der n Atmel an der Senseleitung der H-Brücke hat, damit aber auch nur die 5A-Schwelle auswertet. Hab schon erwogen den neu zu programmieren...


VG, Steffen
Hallo zusammen

Herzlichen Dank für die vielen nützlichen Beiträge.
Ja, der 1:160 Kabelquerschnittsrechner ist mir bekannt. 0.14qmm auf 10cm mit 5Ampere ergibt in diesem aber einen sehr geringen Spannungsverlust von 0.13V. (Kabellänge von der Schiene zur Versorgungsleitung mit 1.5qmm auf der Unterseite). Hier scheiden sich offenbar die Geister von unbedenklich, Zentrale schaltet ab bis brandgefährlich.
Wie gesagt, bei meinem Fahrdiorama will ich auch den Aufbau einer sicheren Digital-Elektrik üben, sodass ich bei einer nachfolgenden Anlage weiss wie ich es mache.

Was wäre der in der Praxis erprobte maximale Kabelquerschnitt, der sich noch brauchbar an Schienen anlöten lässt?  Ich verwende Kato-Gleise , habe bisher aber nur Kato's Terminal-Joiner zum Einspeisen genützt.

Aktuell kann ich noch keine Brandversuche machen Habe momentan  nur den Kato-Fahrregler bei der Hand und keine Autobatterie oder Digitalzentrale (aber das ist dann ein anderer Thread)

Euer Kracherl

PS: Tante Edit liefert Euch noch 2 ältere Beiträge, die mich bei meinen Recherchen beeindruckt, aber noch nicht ausreichend schlauer gemacht haben. Der Kabelkiller möge es mir nachsehen
https://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=762213
https://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=762666

Hallo,
@Kracherl:
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

Ja, der 1:160 Kabelquerschnittsrechner ist mir bekannt. 0.14qmm auf 10cm mit 5Ampere ergibt in diesem aber einen sehr geringen Spannungsverlust von 0.13V.


nun, damit bist du im Bereich einer Sicherung, die durchbrennen wird/soll.
Du solltest aber bitte realistische Werte eingeben, dann wird es auch wieder der Praxis nah sein!
Meint
Günter
ps: die letzen 10cm waren/sind nicht entscheidend! Warum sollten dort 5A fließen?
Hallo Klaus,

deine ausführliche Erklärung #7 halte ich für weitgehend richtig und werde ihr nicht widersprechen. In meiner Ausführung #3 suchte ich nur den Kompromiss zwischen Korrektheit und Pragmatismus.

1. Ich empfehle grundsätzlich, keine überdimensionierte Zentrale zu verwenden. Wer eine 3-Zug-Anlage mit dünnen Drähten über eine 5A-Versorgung betreibt, macht schon etwas falsch.
2. Wenn ich 2 Meter Zuleitung in 1,5mm² verlege und dann nur mit 10cm dünnem Draht anschließe, habe ich möglichst wenig Leitungswiderstand, wodurch eine Überlast auch an der Zentrale ankommen soll. Einen 1,5mm²-Kupferdraht kriegst wohl auch du nicht an eine 1:160-Schiene angelötet.
3. Ich hatte hier im Forum gelesen, dass es moderne Zentralen mit guter Lasterkennung gibt. Wie verbreitet die sind und was sie taugen, kann ich nicht beurteilen.
4. Wenn ein Fast-Kurzschluss in der Anlage doch noch so viel Übergangswiderstand hat, dass die Abschaltschwelle nicht erreicht wird, treten tatsächlich leider Schäden (z.B. am Drehgestell oder der Weiche) und dem Anschlussdraht auf. Das gilt natürlich auch für ein "kleines" Diorama. Ich sehe aber im Moment keine Möglichkeit, dies (im Sinne der Fragestellung von Günther) zu verhindern. Da verweise ich auf meinen Punkt1 und auf strombegrenzende Bauelemente (die ich auch in meiner Anlage eingebaut hatte). Es macht keinen Sinn, 5A (oder auch nur 3A) in eine einzelne (dünne) Einspeisung zu erlauben.
5. Deinen abschließenden "Versuch" brauche ich gar nicht erst zu machen. Natürlich hast du recht; mein Vater benutzte früher einen stromführenden Draht auch zum Schneiden/Schmelzen vom Styropor.

Fazit: Die Sicherheit der Elektrik ist nicht allein durch "richtige" Verkabelung zu lösen. Auch die Wahl geeigneter Stromlieferanten (Zentrale) und die Verwendung von Strombegrenzern (Sicherung) gehören dazu.

Günter #12: Derselbe Strom fließt durch alle Glieder einer Kette, auch das schwächste (hier der dünne Anschlussdraht). Das ist in der Tat im Überlastfall die größte Schwachstelle, ich sehe aber mechanisch keine bessere Möglichkeit.

Feuerfreien Betrieb wünscht euch
Wolfgang
Zitat


Fazit: Die Sicherheit der Elektrik ist nicht allein durch "richtige" Verkabelung zu lösen. Auch die Wahl geeigneter Stromlieferanten (Zentrale) und die Verwendung von Strombegrenzern (Sicherung) gehören dazu.



Genau das ist es!

Eine Zentrale oder Booster, der 5A liefert ist definitiv nicht mit einem Gleisanschluß in 0.14mm2 ohne weitere Schutzmaßnahmen zu vereinbaren. Wenn man bedenkt, daß eine H-Brücke gebaut mit FETs gerade einmal 50 Cent kostet, eine strommessende und abschaltende Einrichtung vielleicht nochmal 20 Cent, kann man sich schon die Frage stellen, warum Zentralen nicht einfach 5 Ausgänge a 1 Ampere liefern, statt alles auf einen Draht rauszuschicken. Die dI/dt Messung würde ca. 80 Cent kosten... ja, das ist dann wohl zu viel des Guten

Zitat

ich sehe aber mechanisch keine bessere Möglichkeit.



Na ja, 0,25mm2 läßt sich immer noch sehr gut am Gleis verlöten. Halber Widerstand, 1/4 Leistungsabfall, also 4 mal so viel Reserve bis zum Brand. Vielleicht mal drüber nachdenken.

Gruß
Klaus

Zitat - Antwort-Nr.: 2 | Name: twingo

Alleine schon schon der Schienenquerschnitt beträgt bei N Schienen mindestens 1² mm wenn nicht sogar mehr !


Allerdings bestehen Schienen meistens aus Neusilber, welches nur ca. 1/10 der Leitfähigkeit von Kupfer besitzt. Ist in Bezug auf Spannungsabfall also auch nicht besser als der bekannte 0,14er-Draht.

Zitat - Antwort-Nr.: 7 | Name: teppichbahner

Irrtum euer Ehren
Die "weich gekoppelten" Analogtrafos liefern im Fehlerfall selten mehr als 1 Ampere


Und was ist dann mit den gar nicht seltenen Trafos mit nominell 32 VA und noch deutlich darüber?

Zitat - Antwort-Nr.: 7 | Name: teppichbahner

Die meisten brennen gnadenlos das Material weg. Warum das als Spielzeug durchgeht ( wir haben ja die Diskussion zum Sicherheitstrafo ), ist mir persönlich ein Rätsel!

(gemeint sind Digitalzentralen bzw. Netzteile)
Das geht auch mit Analogtrafos. Um einen Draht zum Schmelzen zu bringen genügt ein Anfangspackungstrafo, siehe das Beispiel im anderen Thread über Sicherheitstrafos.

Zitat - Antwort-Nr.: 7 | Name: teppichbahner

Im Falle eines Kurzschlusses, z.B. einer Entgleisung fließt der volle Strom durch den einen dünnen Draht. Dieser muß dann im Zweifel die 5 Ampere aushalten ohne in Flammen aufzugehen, wenn nicht weitere Sicherheitsmaßnahmen getroffen werden.


Das würde bedeuten dass dann auch jede Zuleitung zu den Gleisen mit demselben Querschnitt wie die Ringleitung ausgeführt werden müsste (das Anlöten eines 1,5 mm2-Drahtes an die Schienen stelle ich mir schwierig vor...)
Oder man trifft eben "weitere Sicherheitsmaßnahmen": etwa das Aufteilen der Fahrstromversorgung in mehrere Bereiche, welche einzeln abgesichert sind - Nennwert der einzelnen Sicherungen dann natürlich deutlich kleiner als Amperezahl der Zentrale; bei Zentralen mit höherer Leistung generell zu empfehlen.

LG Didi

PS: @ #8 - es hat hier niemand gepöbelt, geschrieben wurden von "pröbeln" = herumprobieren.
Hi

ich hätte da eine Frage zum Querschnitt.

Ich habe jetzt berechnet das ich bei 15m Länge, 2,5A und 16 V meine Ringleitung mit 2,5qmm machen müsste, kann das sein?
Ich frage weil wir im Verein, und da sind auch Elektriker dabei, eine Ringleitung mit 1qmm hatten, und diese bis zu 40m Länge auf der Messe in Karlsruhe.

LG ChristiaN
Hi Christian !

Das ist totaler Quatsch sorry rechnen wir mal die Leistung aus, ergo 2,5 A x 16 V = 40 W .

So und jetzt rechnen wir mal das Ganze mit 230 V bei einem max Strom von 32 A Verlegeart 1

https://www.sab-kabel.de/kabel-konfektion-tempe...barkeit-tabelle.html

32 A x 230 V = 7360 W

Die meisten vergessen schlicht weg, die Leistung, deshalb sind diese Querschnittsrechner nicht aussagekräftig.

Gruß Thomas
Hi Thomas

Wie kommst du auf 230V?
Ich habe 16V auf den Gleisen.

Was wäre denn ein sicherer qmm bei 15m Länge und einem KS?

LG ChristiaN
Hi Christian !

#8

Ganz einfach, weil bei Querschnittsberechnungen in Fachbüchern immer von 230 V ausgehen.

Denn da ist es für jede Elektrofachkraft ersichtlich, welche Leitungen er zu installieren hat.

Deswegen auch der Leistungsberechnungsvergleich, denn bei 16 V und 2,5 A lacht sich jede 2,5² Einzelader sich salopp gesagt tot. und genau aus diesen Grunde halte ich diese Diskussionen über die Querschnitte sorry für albern.
Ich bin ausgebildeter Energieanlagenelektroniker, ich weis also wie sich Spannungen und Ströme im höheren Leistungsbereich verhalten.

Gruß Thomas
Hi Thomas

Ist ja alles gut, aber wie berechnet man es dann?
Reichen 0,75qmm, oder 1qmm, oder was?

LG ChristiaN
Wenn du eine _Ring_leitung hast, dann hast du ja zu jedem Punkt einmal rechtsrum und einmal linksrum Anschluss. Also effektiv den doppelten Querschnitt.

Also 40m ist schon heftig, Bei DIGITAL (OK, hast du nicht gesagt) würde ich stark davon abraten weil das Signal nach mehr als 10m nicht mehr so schön ist. Ich setze da immer einen Booster in der Mitte von jedem Bereich und dann gehts maximal 10m nach rechts und 10m nach links von dem Punkt.

Unter meinen Modulen hab ich 1,5mm^2 im Hauptstrang und dann 0,75mm^2 in den Abzweigen davon und dann starren Draht 0.2mm^2 die letzten kurzen Stücke ans Gleis.

Grüße,
Harald.
Harald

Ich habe 15m..
Ich suche aber nicht nach Bauchgefühl sondern nach genauer Berechnung.

LG ChristiaN
Womit und wie hattest du es berechnet?

LG Didi
Aus #5 oder Rechner im www. Egal, kommt das gleiche raus.
Servus,

also jetzt hab ich aber schon bisserl Angst meinen Kram einzuschalten... PANIK!

Es gibt aus meiner Sicht auch keinen guten Grund in unserer Baugröße mehr als die gerne genannten 3A ans Gleis zu lassen. Nicht nur wegen der Kabel (die zufällig auch genau dafür spezifiziert sind), auch Radschleifer und fallweise die noch dünneren Leitungen in der Lok mögen das nicht. Und es ist gar nicht mal so selten das diese spontan Teil des Kurzschlusses sind, z.B. wenn sie die beiden Drehgestelle verbinden.

Wenn man den Booster-Boliden also nicht einbremsen kann ist das mit den (Halbleiter-)Sicherungen tatsächlich eine Überlegung wert. Ich halte sicher niemanden davon ab 0.25mm² oder mehr ans Gleis zu legen ...

... aber lassen wir mal die Kirche im Dorf. Alle Zentralen und Booster die man landläufig so hat schalten bei üblichen Anlagengrößen von rund 2m auch bei 0.14mm² sicher ab. Das schließt sogar die ehrwürdige Central Unit aus Göppingen ein. Und der Märklinist kennt traditionell nur 0.14mm² und hat damit seine ganze Anlage verdrahtet, quasi seit der Erfindung derselben und lange bevor in der Baugröße N überhaupt Decoder eingebaut werden konnten. Einfach nur mal um das Drama etwas einzuordnen.

Damit die Kurzschlusserkennung wegen allfälligem Widerstand Probleme bekommt braucht man schon ein paar Meter mehr von der dünnen Litze oder/und ungünstige Steckverbindungen etc., das ist also mehr ein Problem größerer Anlagen und dann sollte man auch aus den genannten Gründen die Querschnitte der Hauptleitungen erhöhen oder andere Maßnahmen ergreifen (kleinere Boosterabschnitte bei Modulanlagen z.B. oder Halbleitersicherungen. Und generell ist eine saubere gelötete und/oder verklemmte Verdrahtung immer eine gute Idee!

Das einige der heutigen Zentralen und Booster auch 4-5A und mehr können ist entweder Marketing oder ein Angebot für größere Spuren. Selbst in H0 mit Sackweise Rauchgeneratoren ist das eigentlich noch zu viel. Aber ich geb zu, da bin ich schon länger nicht mehr drin.

Das die 2.5mm² in unseren Gefilden unnötig sind hat Thomas schon schön dargelegt. 0.75-1mm² sollten es für die Ringleitung lange tun. Bei kleinen Anlagen braucht es noch mal die...

Grüßle
Elvis
Hi Elvis

Fazit? Reicht es bei meiner Anlage #16 mit einer 1qmm Ringleitung?

LG ChristiaN
@ChristiaN:
Da wirst du keine eindeutige Berechnung finden. Klar kann man theoretisch den Widerstand und damit auch die Spannungsdifferenz berechnen, aber auf die Länge ist das sicherlich nicht ein Stück Kabel und die Last ist nicht konstant. Selbst wenn da ein paar Volt zusammen kommen wird die Lok ja immer noch fahren, vielleicht halt am Ende etwas langsamer.

Die Erfahrungen auf großen Modultreffen sind ganz klar das man sowas in Boosterabschnitte aufteilen muss. Nicht nur wegen Spannung und Strom, du willst auch nicht das die ganze Halle aufschreit wenn irgendwo mal ein Fahrzeug quer steht. Und irgendwann machen sich tatsächlich auch die Laufzeiten bemerkbar usw.

Aber das war jetzt glaub nicht mehr so richtig das Thema von Kracherl, oder?

Grüßle
Elvis

Nachtrag...

Für deine 15m hast bei 3A nach dem Rechner von Arnold Hübsch einen Drop von 0.6V. Die würdest glaub nicht mal merken...

http://atw.huebsch.at/Software/WireCalc.htm

E.
Hi Elvis

Ich glaube du hast nicht verstanden worum es geht, und zwar in meiner Ringleitung, welcher Querschnitt sicher ist im Fall eines KS wo alle 3A am Kabel liegen. Danach möchte ich diesen Querschnitt Dimensionieren.

Und an den Verbrauchern (Weichen, Gleisanschlüsse usw), wie lang die 0,25qmm Litze sein darf damit auch diese bei einem KS und 3A nicht qualmt falls das TC nicht abschalten sollte. Ich halte mich dann an diese Länge.

LG ChristiaN

Ich baue jetzt für meine Anlage ne Ringleitung mit 1,5 mm2
Abzweigungen ins Gleis von der Hauptleitung mit 0,25mm2 und jede Abzweigung mit einem RXE Polyswitch mit 0,5 A abgesichert.
Damit sollten sehr viele Fehlerszenarien kostengünstig angesichert sein.
Wird bei uns im Club bei allen Modulen so gehandhabt.
Hi Christian !

Du fragst hier immer nach einer Deiner Meinung nach einer hundertprozentigen Aussage zu Deiner Installation, ganz ehrlich ich als Elektriker sage mal 0,75 ² reichen total aus.

Und sorry noch was wenn Du dir meinen Tabellenlink #17 angesehen hättest, wäre dir alles klar gewesen, da steht alles. Denn in Hausinstallationen sind 15 m Leitungslänge und mehr, bei 230 V die Regel, ergo sollte da es für Deine Module voll ausreichen. Was nützt Dir eine Berechnung wenn man Dir Tabellen zeigt. Denn elektrotechnisches Rechnen häng auch vom dem Verständnis bzw. Wissen des jenigen ab der der mit den Formeln umgehen kann und auch die Elektrotechnischen Kenntnisse versteht.

Gruß Thomas

Moin ,

Wie Elvis schon schrieb, so ist die Digital Technik in der Regel für H0 und größer mit dimensioniert.
Daher ist für Spur N schon recht viel Leistung vorhanden, die zur Verfügung steht. 3A wirken ziemlich harmlos und wenig..... aber bei 15 V sind es schon 45 Watt - das sind wenigsten 10 leistungsintensive Züge in Fahrt...…
(Loks in denen z.B. ein 8mm Glockenanker Motor verbaut ist, brauchen eher so 0,5 Watt )

Da Booster relativ teuer sind, versuchen Viele mit möglichst wenig Boostern  aus zukommen - eigentlich wäre es sinnvoller mit mehreren kleinen Boostern zu arbeiten....

Ein guter Test für Booster und Verkabelung ist:  Die Gleise mit einem 0,1mm starken Federstahldraht kurz zu schliessen (den aus den Kupplungsfedern)
Bei ungünstigen Boostern glüht der Draht durch - für N gut geeignete Booster schalten ab und es glüht nichts.
Dieser Test entspricht in etwa der Situation von entgleisten Vorläufer-Rädern und feinen Schleifern/Kabel.

mit Grüßen

Jens
  
Servus,

@ChristiaN: 42?

Nein. Ich verstehe deine Frage offensichtlich nicht. Warum zum Geier willst du das? Warum nimmst du nicht mehr Booster?

Wenn du quasi mit Gewalt 15m am Stück überwachen musst (also der Booster an einem Ende und 15m ins Land das Gleis) wird es nur einen Weg geben wie du herausfinden kannst ob der Querschnitt reicht...

Plan A: Probier es einfach! Vermutlich reichen die 1mm², vernünftige Stecker vorausgesetzt. Im Zweifel vorab einfach mal 15m Litze ins Feld werfen und testen. Genauer bekommst du es nicht, es kann sein ich irre mich. Dann weiter mit...

Plan B: Divide et impera! Mach irgendwas cleveres um die 15m kleiner zu bekommen. Wenn auch das nicht hilft gehe zu...

Plan C: probiere es mit einer Litanei an den Maschinengott.

Grüßle
Elvis

P.S.: wenn das noch gilt was du in deinem Profil stehen hast. 15m mit S88... viel Glück!

P.P.S: Hab gar ein paar Meter Module im Keller stehen und einen neuen Fiddle in Betrieb genommen. Gefühl bin ich heut ein Dutzend mal gegen irgendein falsch geschaltetes Herzstück gefahren, die z21 schaltet schön schnell ab. Der geilste Kurze war jetzt aber ein Wagen bei dem out of the Box eine Achse keine Isolierung hatte. Fast ausgerastet weil ich einen Verdrahtungsfehler befürchtet hab...

Zitat - Antwort-Nr.: 19 | Name:

Ganz einfach, weil bei Querschnittsberechnungen in Fachbüchern immer von 230 V ausgehen.

Denn da ist es für jede Elektrofachkraft ersichtlich, welche Leitungen er zu installieren hat.

Deswegen auch der Leistungsberechnungsvergleich, denn bei 16 V und 2,5 A lacht sich jede 2,5² Einzelader sich salopp gesagt tot.  und genau aus diesen Grunde halte ich diese Diskussionen über die Querschnitte sorry für albern.
Ich bin ausgebildeter Energieanlagenelektroniker, ich weis also wie sich Spannungen und Ströme im höheren Leistungsbereich verhalten.


Hallo "twingo"
Hoffentlich liest dein Ausbilder hier nicht mit
Einzig von Belang für den Aderquerschnitt ist nur der fließende Strom in einem Leiter!!!
Die Spannung ist völlig belanglos!
Hast du das mit der Berechnung für die Leistung verwechselt?
anmerkend
hajo
Hallo,
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

Einzig von Belang für den Aderquerschnitt ist nur der fließende Strom in einem Leiter!!!


als ich das las wollte ich genau das schreiben! Danke, für diesen Eintrag
LG
Günter
Richtig, für die (thermische) Belastung einer Leitung ist die Stromstärke maßgeblich und nicht die durch sie übertragene Leistung.
Es ist bei identischer Stromstärke daher irrelevant ob wie im Beispiel in #17 40 Watt oder bei 230 V dann 575 W übertragen werden.

Bezüglich des Spannungsabfalls verhält es sich sogar umgekehrt: je niedriger die Spannung (z.B. bei der Modellbahn) desto kritischer. Während bei 230 V etwa 3 V Spannungsabfall kaum merkbar sind, ergeben diese 3 Volt (bei identischer Stromstärke und Leitungswiderstand) bei z.B. 12 V bereits ein Problem.

LG Didi

Günter war schneller...
Hi !

####

Naklar so jetzt mal ganz klar elektrotechnisches Grundwissen 1. Lehrjahr.

16 V , 2,5 A, Leitungslänge 15 Meter, 230 V 32 A Leitungslänge 15 Meter.

Bei einem Querschnitt von 2,5² Einzelader !

Ratet mal welche Leitung wird jetzt wohl wärmer ??????????????????????????????

Leitungs-Nenn-Querschnitt Belastbarkeit Kabel - Strom in Ampere
0,75 mm2 15A 12A
1,00 mm2 19A 15A
1,50 mm2 24A 18A
2,50 mm2 32A 26A
4,00 mm2 42A 34A
6,00 mm2 54A 44A
10,00 mm2 73A 61A

https://www.sab-kabel.de/kabel-konfektion-tempe...barkeit-tabelle.html

### Diese Angaben beziehen sich auf Verlegungsarten bei Hausinstallationen bei 230 V  Versorgungspannung. So nun Ihr, wer mir jetzt erklären will, dass das nicht der Richtigkeit entspricht, so frage ich mich worauf Ihr Euer Wissen bezieht.

Wenn Ihr Euch nur im Mikrostrombereich auskennt, legt Euch nicht mit den großen Jungs an, die den Power, zu Euren Kleinspannungsanlagen bringen.

Kopfschüttelnd Thomas

Ach ja  

Zitat

Hallo "twingo"
Hoffentlich liest dein Ausbilder hier nicht mit
Einzig von Belang für den Aderquerschnitt ist nur der fließende Strom in einem Leiter!!!
Die Spannung ist völlig belanglos!



Ich habe es sogar zum Meister geschafft !!!!!!!!!!!!!!!!



Hi

finde es schon merkwürdig das es viele Meinungen und Bauchgefühl zum Thema gibt, aber keine Formel oder Tabellen. Dabei gibt es im www zahlreiche Rechner, jedoch mit auch merkwürdigem Ergebnis falls die 2,5qmm nicht stimmen (mein Bauchgefühl und eigene Erfahrung im Verein bestätigen mir das das völlig übertrieben ist).

Aber irgendwelche Berechnungen muss es ja geben, woher sollte zB die Tabelle von Thomas ansonsten stammen? Und wie berechnen das diejenigen die sowas im Alltag bestimmen müssen?

LG ChristiaN

@ Elvis, auf der Messe hat das s88 bis 40m guten Dienst erwiesen, ansonsten könnte ich den Anschluss in die Mitte verlegen, also 7,5m in jede Richtung

@ Thomas, bitte ein wenig sachlicher. Ich sehe auch keine Längen in deinen Tabellen, und davon hängt es ja auch ab wenn ich es richtig verstanden habe

Zitat - Antwort-Nr.: 37 | Name: twingo


16 V , 2,5 A, Leitungslänge 15 Meter, 230 V 32 A Leitungslänge 15 Meter.
Ratet mal welche Leitung wird jetzt wohl wärmer ??????????????????????????????


Na die welche mit 32 Ampere statt 2,5 Ampere belastet wird.
Wenn du gelesen hättest was oben geschrieben wurde hättest du gesehen dass von identischer Stromstärke geschrieben wurde - was soll dann also dein Beispiel mit unterschiedlichen Stromstärken aussagen?
Und ja - die Stromstärke ist maßgeblich - steht auch oben.

Und da du schon wieder mit 16 V vs. 230 V kommst: die angelegte Spannung ist für die Erwärmung irrelevant.

Schalte mal deinen Tonfall um eine Stufe zurück. :(
Hi Christian !

#38

Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

Hallo "twingo"
Hoffentlich liest dein Ausbilder hier nicht mit
Einzig von Belang für den Aderquerschnitt ist nur der fließende Strom in einem Leiter!!!
Die Spannung ist völlig belanglos!



So wie es in den Wald schallt, schallt es auch wieder raus, ist doch normal oder ?

Hier eine Auswahl von Formeln

https://www.google.de/search?q=leitung+querschn...biw=1600&bih=827

https://www.xplore-dna.net/mod/page/view.php?id=163

Gruß Thomas

Nachtrag meine Ausführungen beziehen sich auf die Frage #16

Sorry auch ich kann poltern, wer mich anzählen will der muss auch mit einer Antwort rechnen, ist doch normal oder nicht.

Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

Hallo "twingo"
Hoffentlich liest dein Ausbilder hier nicht mit
Einzig von Belang für den Aderquerschnitt ist nur der fließende Strom in einem Leiter!!!
Die Spannung ist völlig belanglos!


Hi Thomas,

das habe ich nicht geschrieben, du verwechselst mich mit hajo aus #34.

Mit den von dir erwähnten Formeln kommt man leider auch auf die unplausible 2,5qmm...


LG

ChristiaN

Zitat - Antwort-Nr.: 38 | Name: MobafaN160

Ich sehe auch keine Längen in deinen Tabellen, und davon hängt es ja auch ab wenn ich es richtig verstanden habe


Richtig - für den Spannungsabfall ist (auch) die Leitungslänge maßgeblich, da diese zusammen mit dem Querschnitt den Leitungswiderstand ergibt* - und dieser Widerstand multipliziert mit der Stromstärke welche durch den Leiter fließt ergibt den Spannungsabfall in Volt.

Ebenso hängt vom Leitungswiderstand ab ob eine Überstromsicherung bei Kurzschluss verlässlich abschalten kann.

Für die maximale Stromstärke in einem Leiter und somit Erwärmung ist die Leitungslänge egal, es ist allein die Stromstärke maßgeblich (sowie die Verlegeart offen/im Bündel/abgedeckt..., sowie die Umgebungstemperatur, sowie die Eigenschaften des Isoliermaterials), und NICHT die Spannung oder Leistung; lass dir von "Experten" hier nichts anderes weismachen.

Es sind also für die Auslegung eines Leitungsquerschnitts beide Betrachtungen heranzuziehen.

LG Didi

* und auch die spezifische Leitfähigkeit des Leitermaterials dieser Kabel; da es sich aber jeweils um Kupfer handeln wird kann diese außer Betracht bleiben.
(Ja, es gibt auch Leitungen aus verkupfertem Aluminium, z.B. manche Lautsprecherkabel)

Servus,

Die Theorie ist eigentlich abgehandelt. Einen praktischen Teil kann ich aber noch beisteuern, da ich grad mal den "Münztest" (ok, war ein kleiner 1.5mm Inbusschlüssel) an meinem Aufbau gemacht hab. Und zwar an der am weitest von der Zentrale entfernten Stelle, ca 8m entfernt. Erkenntnis: Bemerkenswert!

Zwar schaltet die Zentrale immer noch sauber ab, aber schon mit einer spürbaren Verzögerung. Wenn man schnell genug wieder weg ist schafft man es dann auch das sie nicht auf Kurzschluss geht. Aber man muss sich beeilen, also eher so im Bereich einer zehntel Sekunde (Bauchgefühl und so, kein Oszi zur Hand). An der Einspeisung schaff ich's auch, aber schon sehr viel schwieriger. Dem Geräusch nach zu urteilen etwa doppelt so schnell.

Grundsätzlich sind jedoch leise Zweifel angebracht ob das repräsentativ ist. Zwar hab ich durchgehend auch 1mm² verwendet, aber auch eine Hand voll olle Sub-D Stecker (ja Spassis, noch keine Banane, Asche auf mein Haupt). Und noch ein lustiger Übergang ist mit Prüfkontakten auf Lötbatzen, das hat sicherlich auch einen gewissen Widerstand.

Dann hat mich jetzt mal doch noch der Experimentierfimmel gepackt und ich hab in Anlehnung an Jens seinen Vorschlag so einen einzelnen dünnen Draht aus der 0.14mm² Litze (Micrometer sagt 0.1mm Durchmesser, also gerade mal noch rund 0.008 mm²) rausgezogen und irgendwie erwartet das der direkt abbrennt wenn ich ihn da am Ende der Strecke draufhalte. Auch nach mehreren Versuchen war das Drähtchen noch am Stück. Aber eine kleine Rauchfahne hat verraten das es doch etwas geglüht haben muss.

Spannend dabei ist das direkt an der Einspeisestelle das Glühen kurz sichtbar wird, es fehlt die lange Leitung die als Strombegrenzung wirkt. Zwar überlebt das feine Drähtchen auch das, aber ist schon knapper. Mit dem richtigen Equipment könnt man das jetzt sicherlich noch rausmessen, aber im Grunde ist das eh schon recht praxisnah. Für eine belastbare Aussage müsste man das mit einem durchgehenden Stück Kabel nochmal machen. Mal sehen...

Grüßle
Elvis
Moin,

benutzt man für den Glühtest 0,1mm Stahldraht, macht sich da bemerkbar, dass sich der Widerstand des Drahtes sich bei Erwärmung vergrößert und so noch mehr Energie am Draht umgesetzt wird:
-> es braucht also eine schnelle Abschaltung durch den Booster um ein Durchglühen zu verhindern. (Deshalb sind bei Arnold auch keine Federn zur Stromabnahme aus Stahl verbaut)

Beschädigte Loks zeigen aber, dass es wohl nicht immer reicht mit dem Stromschutz.....

------------
noch ein Hinweis:

Bei der Berechnung des Leitungswiderstandes wurde hier oft vergessen zweimal die Leitungslänge zu nehmen.

mit Grüßen

Jens


Liebe Foristen

Herzlichen Dank für die vielen Beiträge; aber lasst es nicht zu stark Blitzen und Gewittern .

Also mein Fazit für eine digital-taugliche Elektrik wäre :
a)
Ein Kabelquerschnitt von 1.5qmm als Hauptleitung für den Digitalstrom ist schon das Richtige.
b)
Für die Zuleitung zu den Gleisen,  wenn es bei maximal 10cm bleibt, genügen vermutlich 0.14qmm Querschnitt, aber 0.25qmm wären besser.
c)
Schon bei meinem nun entstehenden Diorama wäre eine zur Digitalzentrale zusätzliche Absicherung gegen Kurzschluss empfehlenswert.
d)
Bei einer von mir als Idee vorhandenen künftigen Anlage (maximal 2x1m und 2 - 4 Loks am Gleis  ) würde eine Zentrale als Stromversorgung vermutlich genügen, aber mehrere getrennt  abgesicherte Versorgungsstromkreise einzurichten wären empfehlenswert.
e)
Wer was noch grösseres plant (Fläche oder mehr gleichzeitig fahrende Züge) sollte zusätzliche Booster-Kreise einplanen

Das wäre erstmal mein Resümee
Euer Kracherl
Hallo Kracher,
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

d)
Bei einer von mir als Idee vorhandenen künftigen Anlage (maximal 2x1m und 2 - 4 Loks am Gleis  ) würde eine Zentrale als Stromversorgung vermutlich genügen, aber mehrere getrennt  abgesicherte Versorgungsstromkreise einzurichten wären empfehlenswert.



Überdenke den Einsatz einer Ringleitung! Sehr zu empfehlen!
verdoppelt den Querschnitt
LG
Günter
Liebe Foristen

Noch eine Frage als Nachtrag:

Wie kann dieser Hersteller ein Litzenkabel mit 0.25mm2 Querschnitt als bis 5 Ampere tauglich anbieten? Das würde bei langen Leitungen wenn ich die Summe Eurer Kommentare verstehe, für die Kurzschlussicherheit nicht mehr reichen, oder fehlt hier nebst der Spannung die maximale Kabellänge als Bezugsgrösse?

https://www.brawa.de/produkte/h0/elektrozubehoer/kabel/3210-einzelader/

Was meint Ihr dazu?

Euer Kracherl

Zitat - Antwort-Nr.: 46 | Name: gosswald


Überdenke den Einsatz einer Ringleitung! Sehr zu empfehlen!



Hallo Gosswald

Als Elektrik-Novize dachte ich, Ringleitung und Hauptleitung wären im Moba-Kontext gleichbedeutend.
Meine geplante Leitung würde ja ungefähr dem Verlauf der Gleise folgen.
In anderen Beiträgen habe ich mal gelesen, dass eine Ringleitung für DCC-Strom, die wirklich einen geschlossenen Ring bildet, schlecht wäre.

Gruss von Kracherl
Hi !

Ich noch mal Uwe #47 weil dieser Hersteller mehr Ahnung von Elektrotechnik hat, als mache Forumsmitglieder.

Gruß Thomas
@ kracherl
Jep, eine geschlossene Ringleistung für ein digitales Signal ist schlicht und einfach suboptimal. Ich werde aber dazu keine Erklärungen liefern, dass wäre Forums sprengend.

@ twingo
Ich stimme Dir Voll und Ganz zu.

Eine gute Nacht allerseits.
Rolf
Hallo Kracherl,
leider hat man sich hier nur auf den Aspekt des Spannungsabfalls beschränkt.
Dieser Aspekt wurde wahrlich (zu) ausreichend behandelt:
Der Spannungsabfall lässt sich mit den Rechnern von Arnold Hübsch oderGünter Osswald berechnen. Damit können wir eine Aussage machen, welchen Kabelquerschnitt wir brauchen um einen frei gewählten Spannungsabfall nicht zu überschreiten. So weit so gut und sehr hilfreich.

Das war aber nicht Deine Frage: Du wolltest wissen, ob ein Brandrisiko besteht.
Diese thermische Seite wurde nicht betrachtet. Ich formuliere es mal anders: welche Temperatur stellt sich im Stromkabel bei maximalem Strom ein? Kann z.B. der Kupferleiter  oder die Isolierung schmelzen? Dies lässt sich aus einer Wärmeübertragungsrechnung abschätzen, die zwei Aspekte abdecken muss:

1.) Welche Temperatur ergibt sich im stationären Zustand im Kabel wenn sich die Wärmeableitung stabilisiert hat?

2.) Welche Temperatur stellt sich ein, wenn der Strom sprunghaft zunimmt (Kurzschluss) ? In diesem Fall muss sich ja erst noch ein Gleichgewicht in der Wärmeabfuhr vom Metallleiter über den Kabelmantel an die Umgebungsluft einstellen.

Ich habe beide Fälle einmal betrachtet und auf Papier handschriftlich ausgearbeitet, weil dazu Formeln geschrieben werden müssen, die sich hier nur mühselig eintippen lassen. Die handschriftliche Ausarbeitung auf Papier geht eindeutig schneller. Diese Blätter habe ich gescannt und als Bilder angehängt. Bitte Reihenfolge beachten, also mit Bild 1 anfangen und mit Bild 6 enden. Ausnahme ist Bild 7.

Alle Berechnungen habe ich auf der Basis eines Kabels von 1m Länge und 5A Stromstärke gemacht. Dies gilt auch für die elektrische Verlustleistung. Es ändert sich nichts an den Temperaturangaben, wenn man alle Betrachtungen konsistent für eine andere Länge X machen würde
.
Zunächst zum 1.Aspekt:
Auf den Bildern 1-6 habe ich die Berechnung des stabilisierten Wärmeableitungsvorgangs Schritt für Schritt dargestellt.  Kurz die Physik: die elektrische Verlustleistung ist die Quelle der Temperaturerhöhung. Die Wärmeableitung erfolgt als Wärmeleitung im Kabelmantel und durch Konvektion von der Kabelaußenfläche an die Luft. Bei gegebener Lufttemperatur und dem Übertragungsverhalten an ein Gas (ausgedrückt durch den Wärmeübergangskoeffizienten) muss sich am Kabeläußeren eine definierte Temperatur einstellen, um die Wärme überhaupt abgeben zu können. Von dieser Temperatur ausgehend kann man dann über die Wärmeleitung im Mantel die (höhere) Temperatur berechnen, die die Wärme durch den Mantel "treibt".
Ergebnis: Die sich einstellende Temperatur im Kabel hängt kaum von der Wärmeleitung durch den Mantel ab, aber stark von dem Wärmeübergang an die um das Kabel zirkulierende Luft. Ich habe daher zwei unterschiedliche Situationen betrachtet: einmal den Fall, dass die Zirkulation stark behindert ist, und einmal mit einem mir bekannten "üblichen" alfa-Wert. Genauer kann man es hier nicht angeben, weil dias Zirkulationsgeschehen unbekannt ist. Helfen würde grundsätzlich eine starke Bewegung der Luft, etwa durch ein Gebläse. Damit geht der Übertragungskoeffizient hoch.
Mein Fazit hier: Kabelquerschnitte größer 0,25 mm², wenn Du 5A durch die Leitungen schicken willst.


Zum 2. Aspekt:
Auf Bild 7 findet sich eine Aussage zur Temperaturerhöhung im Kabel, basierend auf dem 1.Hauptsatz der Thermodynamik. Ich habe das einfache Modell eines ständig in das Kabel gepumpten Wärmestroms (=elektrische Verlustleistung) ohne Wärmeableitung benutzt. Ich habe wieder den Fall von 3 Kabelquerschnitten bei 5A Strom untersucht. Die Temperaturerhöhung hängt stark davon ab, wie lange es dauert, bis sich die Wärmeableitung stabilisiert hat (Zeitintervall delta-t). Dabei kann es auch zu Überschwingern kommen, d.h. die Temperatur steigt über den Gleichgewichtszustand an und sinkt dann auf den stationären Zustand ab. Die Temperaturen aus dem 1. Aspekt können also auch übertroffen werden. Eine "exakte" Abschätzung ist schwierig zu treffen und erfordert sehr komplexe Betrachtungen, auf die ich hier verzichtet habe. Aber auch so ergibt sich ein Gefühl für die physikalischen Vorgänge. Das Fazit hier: bei großen Strömen lieber keine Kabelquerschnitte unter 0,25 mm².

Ich hoffe Dir Deine Frage beantwortet zu haben und wünsche Dir allzeit einen brandfreien Betrieb.
Grüße
Wolfgang


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Hi Wolfgang,

Kommen auch noch die Bilder?

LG ChristiaN
Ich glaub, da waren wir in #7 schon mal

Gruß
Klaus
Bilder sind jetzt in #51 angehängt.
#teppichbahner: nein Klaus, bisher hat keiner eine Abschätzung der zu erwartenden Temperaturen vorgenommen.
Gruß
Wolfgang

Hallo Wolfgang,
Respekt! Das ist mal eine Ausarbeitung! Werde ich in den nächsten Tagen versuchen zu verstehen.

meine Meinung zu Aspekt #1:
kleinere Querschnitte als 0,25mm² verbieten sich schon auf Grund des Spannungsabfalls, was niemand auf der Anlage bei größeren Längen haben möchte. Die allgemeine Empfehlung 1,5mm² bis 2,5mm²

Gibt es dazu aus deiner Ansicht einen Widerspruch?

meine Meinung zu Aspekt #2:
Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

Die Temperaturerhöhung hängt stark davon ab, wie lange es dauert, bis sich die Wärmeableitung stabilisiert hat (Zeitintervall delta-t).


hier sind natürlich die Zentralen gefragt! wie schnell schalten die ab?
Ich gehe davon aus, dass dies innerhalb von 1 (einer) Sekunde passiert.
Ich müsste jetzt in deine Ausführung sehr tief einsteigen, würde jetzt aus dem Bauch heraus behaupten: da passiert nichts.
was ist deine Meinung zu dieser Aussage?

Wie oben gesagt, ich respektieren deine Ausführung sehr, und werde mich damit weiter beschäftigen.
Interessiert mich sehr.
LG
Günter


Hallo Günter,
Deine Meinung zu Aspekt 1: absolut kein Widerspruch, je größer der Querschnitt, um so kleiner der Spannungsabfall und um so kleiner die Verlustleistung. Ich habe ja schon abgeschätzt, dass bei 1mm² Querschnitt und konstant 5A Strom nur eine akzeptable Temperaturerhöhung von 5 bis 15°C zu erwarten ist.
Zu Aspekt 2: da passiert auch nichts. Bei 1 Sek Abschaltzeit würde sich bei dem 0,25mm² Kabel eine Temperaturerhöhung von ca 2°C einstellen. Ich habs betrachtet, weil ich einfach mal Zahlen für den Temperaturanstieg sehen wollte. Und ja, ich finde solche physikalischen Überlegungen immer wieder spannend.

Schön, dass Du Dich damit beschäftigen willst. Ist schwere Kost, ich weiss. Viel Erfolg beim "Durchsteigen".
LG
Wolfgang
Leute, is ne modellbahn,  wenns glüht und stinkt, sitz ich daneben mit nem 2kg co2 löscher
wer ne winteranlage hat kann auch nen pulverlöscher nehmen 🤣
Gruß
Braeuer  
Hallo Wolfgang

Das ist ja endlich mal die Antwort auch auf meine Frage. Nicht nur mit Bauchgefühl sondern auch durchgerechnet. Ich danke dir.
Interessant für mich wäre jetzt du wissen ob meine Hauptversorgung mit 15m Länge bei KS mit 1qmm Kupferlitze auskommt, und wie lang die Abzweige mit dem von mir verwendeten 0,25qmm Kupferlitze sein dürfen bis zum Verbraucher (Weichendecoder, Gleis usw), wenn ein KS eintritt.
Ich habe drei getrennte Stromkreise, die Booster in jedem Kreis leisten bis max. 2,5A. Alle mit 16V.

LG ChristiaN

https://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=1225174#aw51

Herzlichen Dank an Wolfgang für diese tiefgehende und verständliche Ausarbeitung des thermischen Aspekts.

Das bestätigt mein Resümee aus #45.

Ich denke, ich werde mir schon für mein Fahrdiorama einen Sicherungsverteiler zulegen. Da kann ich den Fahrstromkreis, den Lichtstromkreis und den Weichenstrom jeweils absichern. Wenn ich zukünftig noch was grösseres baue, werde ich (bei Digital auch innerhalb eines Booster-Stromkreises) mehrere Stromkreisunterteilungen mit so einer Absicherung machen.

Das wäre ein Beispiel für geeignete Sicherungsverteiler
https://modellbau-schoenwitz.de/navi.php?search=&qs=sicherungsverteiler

Auf diese bin ich durch den  Thread
https://www.1zu160.net/scripte/forum/forum_show.php?id=1226564&start=1
gestossen.

Das Thema meines Threads hier ist für viele wirklich elektrisierend.

Euer
Kracherl
Wenn ich digital fahren würde, würde ich es bevorzugen, daß die Sicherungen auch eine Meldung irgendwo anzeigen, rückstellbar sind und nicht nur bei Maximalstrom auslösen. Schmelzsicherungen finde ich ziemlich unpraktisch. Sind sie dezentral verbaut, kommt man im Zweifelsfall kaum dran, sind sie zentral verbaut, hat man wieder lange Leitungen innerhalb der "Feinverteilung". Beides nicht gut!

Warum nicht, wie schon vorher beschrieben entsprechende Endstufen, die sauber Kurzschlüsse auch unterhalb der Nennlast erkennen und entsprechende Meldungen abgeben und automatisch oder manuell rückstellbar sind. Das ist doch Pfennigskram! Da werden hunderte Euros in Booster und Zentralen investiert und am letzten Meter scheitert das System.

Gruß
Klaus

Hallo Teppichbahner

Zitat - Antwort-Nr.: 60 | Name: teppichbahner


Warum nicht, wie schon vorher beschrieben entsprechende Endstufen, die sauber Kurzschlüsse auch...


Kannst Du eine Endstufe empfehlen?

Gruß
Kracherl
Hi

kann mir jemand kleinste rückstellbare Sicherungen mit 1-3A empfehlen?

LG ChristiaN
Hallo Christian,

bin mir jetzt nicht sicher was Du genau meinst.
In #59 folgst Du dem Link zu Schoenwitz.
Bei Ebay gibt es das gleich um ca. 30% günstiger.

Ansonsten gibt es bei Ebay oder im Elektrofachhandel die Kaltleiter (PTC oder auch PPTC genannt) zu 10 Stück so um die 3,00 €. Die Größe in konventioneller Bauweise beginnt bei ca. 5mm bis 8mm in der Länge, die Tiefe ist bei ca. 2-3mm. Es gibt die Bauteile aber auch als SMD. Gut geeignet um polarisierte Herzstücke zu schützen, z.B.. Ein anderer Begriff ist Polyswitch bekannt von Minitrix, hier verursachen sie manchmal Ungemach.
Gib in Ebay einfach "PTC SMD" ein und Du bekommst alle Baugrößen.

Gruß Rolf
Hi Rolf

Ich meine was hier einige Male als rückstellbare Sicherungen genannt wurde, ich denke da gibt es ein Schalter zum wieder aktivieren, wie zuhause, aber in klein?

Ansonsten PTC, für 16V und bis 2,5A (wieder einschalten bei 2A?).
Gibt es da eine Skizze zum Selbstbau? Die würde ich gleich am Boosterausgang anschließen.

Mit normalen Glassicherungen möchte ich ungerne arbeiten da man diese evtl oft austauschen müsste.
Polyswitch müssen erst Abkühlen und können auch manchmal rumspinnen. Eher ungeeignet.

LG ChristiaN


Zitat - Antwort-Nr.: 47 | Name: kracherl

Wie kann dieser Hersteller ein Litzenkabel mit 0.25mm2 Querschnitt als bis 5 Ampere tauglich anbieten? Das würde bei langen Leitungen wenn ich die Summe Eurer Kommentare verstehe, für die Kurzschlussicherheit nicht mehr reichen, oder fehlt hier nebst der Spannung die maximale Kabellänge als Bezugsgrösse?


Weil sich der Hersteller lediglich auf die maximal mögliche Stromstärke in Bezug auf Erwärmung bezieht.
Die Länge der Leitung ist dabei irrelevant, und diese sowie den sich ergebenden Spannungsabfall, das Überlast/Abschaltverhalten der Zentrale oder des Trafos etc. kann der Kabelhersteller gar nicht berücksichtigen da er sie nicht kennt.

"Bis 5 A belastbar" ist halt ein verkürzt ausgedrückter Maximalwert. Genauer müsste es eigentlich etwa heißen:
"Bis 5 A Dauerstrom belastbar bei freier Verlegung und unter xx Grad C Umgebungstemperatur. Im Hinblick auf Betriebssicherheit der Anlage und Verhalten bei Kurzschluss oder Überlastung ist der gesamte Leitungswiderstand und Spannungsabfall zu berücksichtigen."

S. auch #42.

LG Didi

Servus,

Zitat - Antwort-Nr.: | Name:

...ich denke da gibt es ein Schalter zum wieder aktivieren, wie zuhause, aber in klein?



Such mal nach "Sicherungsautomat TCP", das sind Automaten mit Flachstecker wie im KFZ;

alternativ kannst Du auch KFZ-Schmelzsicherungen 1A, 2A, 3A... verwenden.

Gruß
Lutz
Zitat


Kannst Du eine Endstufe empfehlen?



Leider nein! Aber es ist kein Hexenwerk, so etwas selbst zu bauen. Digitalstrom ist diesbezüglich viel einfacher "herzustellen" als eine Analogspannungsquelle. Bei Digitalstrom gibt es quasi keine Verluste und man kann mit einer einfachen H-Brücke die Endstufe aufbauen und dann über einen niederohmigen Shunt und einen OP das dI/dt messen ( Hochpaßfilter ) und fertig.

Es gibt ja Zentralen, die genau das auch machen. Ggf. schalten die ihren Ausgang auch per Software ab und holen sich den Messwert vom Shunt per Wandler. Ist dann zwar langsamer, wäre aber schnell genug, solange es zusätzlich auch eine harte Abschaltung bei vollem Überstrom in Hardware gibt.

Gruß
Klaus
Servus,

nun Klaus, es wird dir keine ne Mini-Endstufe bauen weil es außer dir keiner braucht, auch wenn du noch so bettelst. Aber naja, vielleicht hilft es das in Fred nochmal zu schreiben der jetzt grad zu dem Thema auftaucht.

Aber da es ja kein Hexenwerk ist kannst du das ja mal schnell machen, quasi als Fingerübung oder?. Aber nicht vergessen das man auch noch ne Platine für braucht und die Typen im regulären Handel verfügbar sein sollten. Bitte auch mit einem schönen Video und allen Unterlagen online damit wir das auch dokumentiert haben, glauben und nachbauen können. Und dann kannst das fertigen und damit den Markt überschwemmen. Hau rein!

Nee, du bist nicht der erste der kleine, billige Booster bauen will, es gibt da sogar einen Verein der das recht intensiv bearbeitet und Erfahrungen gesammelt hat. Und am Ende wurde es auch wieder aufgegeben weil es halt ein paar Randbedingungen hat die nicht so trivial sind. Darum kann ein Hersteller auch so viel Geld für sowas unglaublich (lol) primitives verlangen. Die wo erfolgreich mit dem Thema sind verkaufen sie nun auch da, wie beispielsweise der Herr Tams seinen B4. Eigentlich logisch, oder?

Grüßle
Elvis

P.S.: Ja, das ist jetzt sarkastisch weil es den Leuten mit ihren Problemen halt stumpf net hilft. Punkt.
Also das mit Endstufe ist gar nicht soooo trivial wie es scheinen mag. Ich suche ja auch schon ne Weile nach einem Shield für den Arduino mit guten Specs für die Moba. Ich schreib mal hier was man eigentlich nicht will:

* Standardshield mit alter hochohmiger Endstufe
* Pololushield wo Enable und Fault nicht seperat herausgeführt sind
* Stromfühler der erst so ab 250mA anspricht (aber dann bis über 30A geht)

So Tips nehme ich gern entgegen.

Grüße,
Harald.
Hallo

Zur Frage nach der sicheren Einspeisung möchte ich meine Vorgehensweise zeigen (siehe Bilder).

Ich benutze für jeden Blockabschnitt einen PTC 650 mA, daran angelötet und mit Schrumpfschlauch isoliert eine 0,14-mm²-Leitung zum Gleis.

Die Verdrahtung vom Booster zum Rückmelder (im Bild blau) erfolgt mit 1,5-mm²-Draht oder 1-mm²-Litze.

Dietrich



Die von Dietrich M. zu diesem Beitrag angefügten Bilder können nur von registrierten Usern gesehen werden - Login

hi

@Endstufe:
Ich finde den TamvalleyDepot- Booster ja eigentlich ganz nett. Der benutzt die L6205 H-Brücke, die ne separate Sense-Leitung herausführt und sie haben einen kleinen Controller verbaut, der das DCC-Signal im Accessory-Modus 5min ohne Zentrale halten kann. Aber eine dI/dt-Logik haben sie nicht mehr geschafft, sondern nur eine feste Ansprechschwelle. Hatte schon überlegt ihn neu zu flashen, gesperrt ist er nicht...

@PTC:
die sind vielleicht gut um Kabelbrände zu verhindern, aber 650mA setzen einer Lok, die mies steht auch schon ganz schön zu. Außerdem schalten diese Dinger bei dem Ansprechstrom nicht ab, sondern werden zu heiß und damit hochohmiger. Der stationäre Zustand sind dann halt diese 650mA...  Eigentlich setzt man die doch nur ein, um einen klemmenden Motor nicht zu verbrennen, oder?


VG, Steffen
Hallo

Zitat - Antwort-Nr.: 71 | Name: Steffen

Eigentlich setzt man die doch nur ein, um einen klemmenden Motor nicht zu verbrennen, oder?

Nicht nur. Sie schützen auch:
- Weichen
- Drehgestelle
- Achsen
- Stromführende Kupplungen

All das hatte bei mir ohne PTCs schon Schäden gehabt. Auch die dünneren Kabel sind geschützt. Da ich einschlägige Erfahrungen sammeln musste, bin ich von der Wirksamkeit der PTCs sehr überzeugt worden.

Dietrich


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