Re: 12 V Steckdose


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Geschrieben von Odenwälder am 18. Februar 2015 02:45:24:

Als Antwort auf: Re: 12 V Steckdose geschrieben von Walter aus Bonn am 13. Februar 2015 19:26:52:

Hallo zusammen,
zu diesem Beitrag würde ich gerne etwas Licht ins Dunkle bringen.
Zuerst zur "Kombisteckdose" Zigarettenanzünderbuchse-USB Buchse. Die Spannungen unterscheiden sich. Zigarettenanzünder 12 V bzw. Bordnetzspannung und USB üblicherweise 5 Volt. Also befindet sich innerhalb der Kombisteckdose ein Bauteil welches die Spannung für den USB Anschluss reduziert.

Jetzt aber zum wichtigeren Teil wenns später auch gut funktionieren soll und der gute LT nicht in Flammen stehen soll.
Die wichtigsten Dinge die Beachtung finden sind Art der Kabel, Kabellänge und der Strom der fließen soll. Unter Umständen kann auch die Umgebungstemperatur eine Rolle spielen ( wenn z.B. Kabel durch den Motorraum verlegt werden sollen wo doch sehr hohe Temperaturen entstehen können) Hier geht es zum einen um die Ummantelung und desweiteren um den Leitwert des Kabels der sich verschlechtert.

Hier die Beispielberechnung.

Bordspannung bzw. Spannung direkt von der Batterie 13,2 Volt neuwertig und Voll geladen ( diese spielt allerdings bei der Querschnittsberechnung keine Rolle )

max. Stromstärke was die Steckdose verkraftet 20 Ampere

angenommene Kabellänge 3 Meter

Hieraus ergibt sich bei Kupferkabel ein Leitungswiderstand. Ich wähle ein 2,5 mm² Kabel

R= (2 x L ) / ( gamma x A )
gamma von Kupfer ist 56 [m/ohm x mm²],
A ist der Kabelquerschnitt,
L die Kabellänge

R= ( 2 x 3 m ) / 56 [m/ohm x mm²] x 2,5 mm²

R= 0,043 Ohm ( bei 2,5mm² )

Der Spannungsverlust ( Uv ) ergibt sich nun aus

Uv = I x R
Uv = 20 A x 0,043 Ohm
Uv = 0,86 Volt

Setzt man nun die Werte für Kabelquerschnitte von 1 mm² und 1.5 mm² in die obere Formel ein ergibt dies

R 1mm² = 0,11 Ohm
R 1,5mm² = 0,071 und daraus

Uv 1mm² = 2,2 V
Uv 1,5mm² = 1,42 V

Falls hier das dünne Kabel verwendet werden würde, nähert man sich schnell der 10 Volt Grenze wo sensible Verbraucher zur Abschaltung neigen.

Jetzt erhöhen wir die Temperatur ( Motorraum oder aufgeheizter Innenraum ) dann schaltet der Verbraucher mangels Spannung ab.

Delta R = alpha 20 x delta Temp. x R20
Delta R = Widerstandsänderung,
alpha 20 = Temp-Koeffizient Cu ( 3,93 x 10 hoch - 3 )
Delta v = Temperaturänderung ( hier im Beispiel 40 Kelvin )
R20 Widerst. bei 20 ° C

Delta R = 3,93 x 10 hoch -3 x 40 Kelvin x o,11 ohm

Delta R = 0,017 Ohm

Bei 1,0 mm² hätten wir jetzt einen Widerstand von 0,13 Ohm was einen Spannungsverlust von 2,55 Volt bedeutet.
Bei 1,5 mm² hätten wir jetzt einen Widerstand von 0,0822 Ohm und 1,644 Volt Spannungsverlust
Bei 2,5 mm² ......................Widerstand von 0,049 Ohm und..0,98 Volt .......

Wenn jetzt noch andere Verbraucher die Batterie belasten sind wir schnell unter 10 Volt am Verbraucher.

Theoretisch sollten an der Steckdose eine Leistung ( P ) P= U x I 13,2 V x 20 A = 264 Watt abgreifbar sein, hier wären es noch 10 V x 20 A = 200 Watt

Die Leistung ist aber üblicherweise nicht das Problem, es ist vielmehr der Spannungsabfall durch den Leitungswiderstand und der wichtigste Punkt ist die Aufheizung des Kabels falls es zu dünn gewählt wird.

Grundsätzlich würde ich hier 4 mm² wählen. ( Solarkabel 4 mm², UV-Ozon und Temperaturbeständig und doppelt ummantelt wenns mal scheuert )

Unabhängig von diesem Beispiel hier hatte bestimmt schon jeder zweite hier im Forum das Problem, dass die Standheizung genau dann nicht funktioniert wenn sie es sollte., Bei älteren Kabeln kommt oft noch Kontaktkorrosion an den Klemmstellen hinzu. Diese erhöhen den Widerstand und die Spannung reicht nicht mehr für die Heizung.........
Es ist immer besser höhere Querschnitte zu wählen.
Ich hoffe ihr kommt mit der Schreibweise klar mit den Formeln und der Beitrag hilft in Zukunft ( überschlägig ) Kabelquerschnitte zu berechnen.

Gruß aus dem Odenwald



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