Kabelquerschnitt - mal ein paar Gedanken

[Helmut]

Hallo,
das Thema Kabelquerschnitt ist immer wieder ein Thema über das man nachdenken sollte. Ich selber setze als Ringleitung Litze mit 0,75 mm² Querschnitt ein und vom Verteiler zum Gleis ca. 50 cm 0,14 mm² Modellbahnlitze, allerdings an beiden Modulenden. Pro Modul hat man bei mir also vom Einspeisepunkt ca. 160 cm (2 x Modulbreite) 0,75 mm² sowie 100/2 (weil 2 Einspeisungen) cm 0,14 mm²

Meines Erachtens können drei Probleme damit verbunden sein.

1. Durch den Strom erwärmt sich das Kabel -> Brandgefahr, selbst das 0,14 mm² ist für 2 A zugelassenhttps://www.kochkabel.ch/normen-und-meh ... hnitt.html. Bei 0,75 mm² geht es rauf bis auf 12 A. Da sollte ich auf der sicheren Seite sein.

2. Durch den Spannungsabfall reduziert sich die Gleisspannung, die bei der Lok ankommt, als Folge fährt sie einfach langsamer. Die dünne Litze hat einen Widerstand von 138 Ohm/km, d.h. 0,0069 Ohm (0.1*138/2/1000) entstehen durch die dünne Leitung in jedem Modul entstehen. Geht man jetzt von einer Modulanlage mit 20 m Ringleitung (26 Ohm/km) und Mitteleinspeisung aus, hat man auf jeder Seite max 20 m Kabel. Das sind 0.52 Ohm.
Der größte Widerstand ist also 0.5269 Ohm oder gerundet 0.53 Ohm.
Beim Analogbetrieb befindet sich in einem Steuerabschnitt Lok und ggf. Beleuchtung. Ich rechne mal mit 0,5 A. Der Spannungsabfall beträgt als 0,27 V. Bei einer Fahrspannung von 12 V sollte der Einfluß tolerierbar sein.
Beim Digitalbetrieb können mehrere Garnituren den gleichen Stromkreis nutzen, daher rechne ich mit dem Maximalstrom von 2 bzw. 3 A, d.h. der Spannungsabfall beträgt 1 bzw 1.5 V. Da wohl fast alle Decoder mit Lastregelung versehen sind, dürfte das auch bei 14V Gleisspannung ausgeglichen werden, meine 18 V sind da wohl eher unproblematisch.

3. Bei einem Kurzschluß muss die Abschaltung sauber funktionieren. Üblicherweise schaltet die Zentrale bei Maximalstrom ab, also 2 oder 3 A. Diese werden bei 1 bzw 1,5 V erreicht, so dass eine Kurzschlusserkennung sauber erkannt werden sollte.

Habe ich etwas vergessen? Oder einen Denkfehler? Wie ist Eure Meinung?

Gruß aus KerpeN
Helmut

[Herbert]

Hi Helmut,

irgendwie komme ich mit dem Post nicht klar. Einerseits schreibst Du immer wieder von der Dimensionierung der Kabeln (also dessen Querschnitte), andererseits scheint es Dir um die Kurzschlusserkennung in der Zentrale zu gehen. Das sind aber in meinen Augen zwei komplett unterschiedliche paar Schuhe.

Bei Ersterem geht es doch darum, ob ein Kabel den zu erwartenden Stromfluss verträgt. Und wenn Du je Modul 2 Einspeisungen pro Gleis hast, dann assoziiere ich damit, dass auf jedem Gleisabschnitt eines Moduls immer nur 1 Zug gleichzeitig stehen kann. Damit müssen die Kabeln der Zuleitungen zwischen Ringleitung und Gleis eben nur den Strom aushalten, der durch die (fahrende) Lok fließt und eventuell durch die Beleuchtung von Wagen oder etwaigen Widerstandsachsen. Da kommst Du niemals auf über 1 A an Stromfluss pro Gleis ==> also komplett unkritisch.

Bei Letzterem geht es darum, unter welchen Bedingungen die Zentrale den Ausgang abschaltet. Ich denke, das lässt sich nicht so einfach beantworten, weil da ja wohl jeder Hersteller sein eigenes Süppchen kocht. Die eine Zentrale schaltet wohl dann ab, wenn der Ausgangsstrom eine gewisse Grenze erreicht (egal, ob es sich dabei um einen echten Kurzschluss handelt oder ob einfach nur zu viele Verbraucher an diesem Stromkreis hängen) - und die andere Zentrale versucht, herauszufinden, wie schnell der Stromverbrauch steigt (bei sehr schnellem Anstieg ist das wohl ein starkes Indiz dafür, dass es einen Kurzschluss gibt). Aber das hat dann nichts mit den Kabelquerschnitten zu tun.

Die Widerstandswerte aller Kabeln inklusive den Verlusten an den Übergängen (die sehe ich wesentlich kritischer als die Kabeln selbst) sind dann zu den Nutz-Verbrauchern (Loks, Beleuchtung, eventuell Schaltströme) zu addieren und diese Endsumme sollte halt kleiner sein als das, was die Zentrale maximal liefern kann. Besser wäre es wohl, etwas Reserve zu haben. Und geht es sich nicht mehr aus, sollte man über einen Booster nachdenken.

Das sind aber nur Gedanken von Jemanden, der in Sachen Elektronik und Elektrik nur über sehr magere Kenntnisse verfügt.

[StefanW]

Guten Morgen zusammen. Das Thema Verdrahtung ist immer ein interessantes Thema.
Ich selbst habe als Hauptleitung der Fahrspannung von Modul zu Modul 1mm2 und als Gleisanschluß 0,22mm2 verlegt. Zusätzlich nutze ich als Stromversorgung für Bedienpulte und Beleuchtung 12 VDC eines PC Netzteils welche ich auch durch eine 1mm2 Leitung von Modul zu Modul weiterreiche. Unter den Modulen selbst befinden sich dann Platinen die mittels Festspannungsregler 9VDC (Weichenantrieb MP1) umd 5VDC ( Relais und LEDs) erzeugen.

Was das Thema sauberes Erkennen von Kurzschlüssen angeht ist natürlich hier auch, was Helmut ja anspricht, auf die Wiederstände der Übergänge und der Leitungslängen zu achten. Sollte der Gesamtwiderstand eines Schaltkreises zu hoch sein, ist für eine Steuerung ein Kurzschluß nicht mehr sauber erkennbar da eventuell die, für eine Kurzschlußerkennung, benötigten Ströme nicht erreicht oder eindeutig überschritten werden.

[scabaNga]

Hallo Helmut,

Beim Digitalbetrieb können mehrere Garnituren den gleichen Stromkreis nutzen, daher rechne ich mit dem Maximalstrom von 2 bzw. 3 A

Das gilt (im Normalfall*) nur für die Ringleitung, bei Digital sind (im Normalfall ) die Zuleitungen zum Gleis pro Block oder Belegtabschnitt, und da wird (im Normalfall ) nur ein Zug (vlt mit Beleuchtung) sein, also wieder Deine 500mA. Selbst bei einem Steuerungsfehler werden nur in ganz extremen Fällen mehr als 2 Züge im gleichen Block sein, also denke ich man ist für die Gleiszuleitung mit max. 1A auf der sicheren Seite.

(*) als Normalfall definiere ich hier mal eine Digitalanlage mit Belegtmeldern und Blockabschnitten die beidseitig eingespeist werden. Beidseitig ist eigentlich nicht nötig, aber sinnvoll

Oder denke ich hier jetzt vollkommen falsch?

Viele Grüße
Mike

PS: meine Ringleitungen haben übrigens 0,5mm²x2 und sind mit Feinsicherungen abgesichert. Die Gleisanschlüsse haben wie bei Helmut 0,14mm² bei max 20cm Länge

[Helmut]

Hallo,
das Thema scheint ja interessant zu sein .
@Herbert, ich versuche abzuklopfen, ob meine Kabeldimensionierung ausreichend ist. Dazu beleuchte ich Analog- und Digitalbetrieb, da ich beides nutze. Ein zu prüfender Punkt im Digitalbetrieb ist die Abschaltung der Zentrale bzw. des Boosters wenn der Max.-Strom erreicht wird. Im Normalfall ist das kein Problem, aber ein Kurzschluss ist immer denkbar. Ist der Leitungswiderstand dann so groß, dass der Maximalstrom bei der angelegten Spannung nicht erreicht wird, dann fließt der Strom. Der Hinweis auf die Stecker ist allerdings korrekt, die sollte ich auch noch berücksichtigen.

@Mike, Du hast recht, aber die Rechnung die Ringleitung mit einer Gesamtbelastung von 2 bzw. 3 A und den Gleisanschluß nur mit 0,5 bzw bei Dir 1 A zu rechnen, war mir zu kompliziert, es handelt sich ja um eine Abschätzung und es soll der worst case betrachtet werden.

Gruß aus KerpeN
Helmut

[MHAG]

Hallo Leute!

Beim Thema Kabelquerschnitt machen manche ja eine "Raketenwissenschaft" draus, wie anderswo leider immer mal zu lesen ist...

Dabei geht es meistens um das Fahren und seltener um das Schalten -- aber immer in Bezug auf die Bahn.
Was jedoch gern vergessen wird, ist das weitere Zubehör, also Licht, Bewegungen etc.

Besonders beim Licht kann da schon einiges zusammenkommen (Glühbirnen!), das dann oft über einen Rückleiter als "Masse-Sammler" zur Versorgung zurückgeführt wird. Die andere Richtung läuft meistens über mehrere Schaltkreise/Schalter, weil man ja einzelne Leuchtgruppen oder Straßenzüge getrennt schalten will. Auch wenn man LEDs einsetzt, sollte man darauf achten, denn heutzutage werden dann eben statt einer zentralen Glühbirne mehrere LEDs je Haus eingesetzt. Das summiert sich. Daher sollte man auch bei solchen Sammelleitern auf einen entsprechend großen Querschnitt achten.

Bei Modulen mit einer eigenen Versorgung mag das weniger wichtig sein, aber bei größeren Anlagen mit zentralem Stellpult kann das durchaus eine gewisse Relevanz haben.

Wollte auch mal auf diesen gern vergessenen Aspekt hinweisen.

Viele Grüße
Michael

[8erberg]

Hallo,

oft wird der Übergangswiderstand vergessen: schlechte Lötstellen,oxydierende Leiter, nachlassende Klemmkraft.

Daher am Besten: Kabelendhülsen nicht vergessen und nach Möglichkeit saubere Lötverbindungen oder WAGO-Klemmen.

Peter

[friedhelm]

Hallo Leute
Hallo Helmut
Wie Herbert schon richtig bemerkt hat sprichst du von zwei verschiedenen Dingen.
Einen Kabelquerschnitt sollte ich immer so bemessen sei,daß ein Kurzschluß es nicht zum schmelzen bringt.
Bei einem Kurzschluß fließt die voll Leistung die der Booster(Travo) erzeugen kann durch die Leitung
Dabei ist es egal ob analog oder digital.
Zum Abschaltverhalten von Digitalcentralen kann ich nichts sagen weil ich analog mit PWM fahre.
Die Leistung meiner "Stromerzeuger" liegt bei je Einheit 6 Ampere.
Und damit könnte man schon heizen.
So die Summe der Überlegung muß sein den schwächsten Punkt in meiner Verdrahtung so auszulegen das er der
größten Belastung standhalten kann

mfG Friedhelm

[Helmut]

Hallo zusammen,
ich denke, dass da jeder seine Randbedingungen für sich einfließen lassen muss. Unter Analogbedingungen habe ich nur max. 0,5 A bei den großen vielleicht 1 A pro Stromkreis, keine 6 A. Meine Leitungen schaffen 2 bzw. 15 A. Da sehe ich mich auf der sicheren Seite. Digitalzentralen schalten ab, wenn ihr maximaler Strom überschritten wird, so jeweils die Theorie. Bei den Kabeldurchmessern kann ich nur Abklopfen, ob deren Spannungsabfall einen Kurzschluss verhindern. Unter meinen Bedingungen sehe ich da kein Problem, bis auf die erwähnten Übergänge. Einen Widerstand messen kann ich nicht, daher kann ich eine kalte Lötstelle erstmal ausschließen, aber ob die Summe aller Übergänge bei mir problematisch ist, muss ich mal beim nächsten Aufbau messen, bisher ist mir da nichts aufgefallen.
Die Betrachtung der Wechselstromkreise muss ich nochmal in Ruhe machen, danke für den Hinweis. Da habe ich 3 oder 5 A Trafos mit 15 V angeschlossen.

Gruß aus KerpeN
Helmut

[LAG-Isartalba]

Hallo zusammen,

das Thema "Spannungsabfall" ist auch in der allgemeinen Elektroinstallation ein richtig schönes Gebiet um nicht zu
Sagen ein "Sch...thema"!
Es geht schon damit an das sich viele "Kluge Leute" darüber Stundenlang streiten können ob es "Spannungsabfall" oder
"Spannungsfall" heißt ?
Was soll´s !

Jetzt im Ernst, es kann sein das manche auf meine Erklärungen Sagen das weiß ich doch alles! Aber vielleicht dient es
zur "Erleuchtung.

Zur Berechnung des Spannungsabfalls sind folgende Daten Nötig.
Leitungswiderstand er wird aus dem Leitungsquerschnitt,dem spezifischen Widerstand des Leitungsmaterials und der
Leitungslänge berechnet.
Leitungslänge einfache länge des Kabels mal Zwei.
Zu erwartender Strom.

Es gibt im Netz ein wunderbares Programm zum herunterladen mit dem alles berechnet werden kann (Ist Glaube ich
in einem anderen Forum, wenn ich denn Link gefunden habe schreib ich´s Euch)

Bei von einigen genannten maximal Ströme für bestimmte Drahtquerschnitte handelt es sich um den sogenannten
"Nennstrom". Das ist der Strom der als Dauerstrom fließen darf ohne dass sich der "Draht" zu stark erwärmt. Wer mehr
darüber Wissen will, in den VDE-Vorschriften nachlesen!

Der zulässige "Kurzschlussstrom" beträgt ein Vielfaches des "Nennstroms" und ist von einigen Faktoren abhängig.
Darauf will ich nicht eingehen, Ihr wollt schließlich keine Elektro-Fachausbildung machen!

Der "Abschaltstrom" der "Sicherung" egal ob elektronisch oder "mechanisch" unterscheidet sich im "Kurzschluss-" und im
"Überlastungs-Fall" in seiner Höhe und seiner "Dauer". Auch die Zeit die bis zum auslösen der "Sicherung" unterscheidet
sich.

Nun zum eigentlichen Thema:

Denn "Spannungsabfall" beeinflusst der "gesamte Leitungswiderstand" bis zum letzten Verbraucher. Das heißt nicht nur
der "Drahtwiderstand" der einzelnen Leitungen von Verteiler zu Verteiler und dann zum "Endverbraucher" sondern auch
die Einzelnen "Klemm-Widerstände" haben hier einen Einfluss! Nicht zu Unterschätzen sind hier die Oxidation von
Klemmen sondern auch sogenannte "Kalte Lötstellen". Auch der die zu betrachtende "Leitung" durchfließende Strom
hat einen Einfluss auf den "Spannungsabfall"! Mit der Erhöhung des Stroms erhöht sich auch der "Spannungsabfall"!

Beispiel: ( soll nur eine "Erklärungshilfe" sein)

Vier Leitungsabschnitte mit einem "Spannungsabfall" von je 1 V , "Zuleitung" bei der letzten Klemmstelle zum Verbraucher
"Spannungsabfall" 0,8 V. Zwei Klemmstellen "Spannungsabfall" 0,5 V letzte Klemmstelle locker (oder Ähnliches) daher
2 V. "Versorgungsspannung" der Anlage 8 V in diesem Fall liegen am Verbraucher nur noch 0,2 V an.

Damit es noch etwas komplizierter wird schalten wir einige Verbraucher zusätzlich ein und diese sind an der Klemmstelle
1 angeschlossen. Der Strom im Teilabschnitt 1 steigt an und somit auch der "Spannungsabfall" im Teilabschnitt 1.
Wir nehmen an der "Spannungsabfall" erhöht sich auf 1,2 V? Jetzt liegt am "Endverbraucher keine Spannung mehr an!

Ergebnis der "Spannungsabfall" ist nicht zu vernachlässigen!

Noch einige Anmerkungen?

Der Spannungsabfall kann dazu führen dass ein Kurzschluss von einer "Sicherung" nicht als solcher erkannt wird, sondern
"nur" als "Überlastung" gedeutet wird. Dies kann sich aber während des "Betriebes" laufend Ändern und zu unerklärlichen
"Phänomenen" führen !!

Bei der Berechnung des "Spannungsabfalls" muss Unbedingt nicht nur "Betriebsstrom" sondern auch der "Einschaltstrom"
berücksichtigt werden! Soll heißen wenn ein Abschnitt einen "Betriebsstrom" von angenommen 2 A hat und ein
angeschlossener Verbraucher einen "Einschaltstrom" von 4 A (nur wenige Sekunden lang) Verdreifacht sich der
"Spannungsabfall" und kann so zu Störungen obskuren führen!

Wie schon in einem anderen Beitrag Erwähnt ist auch eine gemeinsame "Rückleitung" (Minus Pol) für eine Anhebung des
"Spannungsabfalls" verantwortlich!
Beispiel:
Zwei Stromkreise mit gemeinsamer "Rückleitung" und alle Drähte gleicher Querschnitt. Je "Zuleitung" 1 V "Spannungsabfall"
In der "Rückleitung" logischer weise, da bei gleichem Leitungswiderstand wie die "Zuleitungen" doppelter Strom, 2 V.
Ergo Drahtquerschnitt der Rückleitung erhöhen!
Gemeinsame Rückleitung birgt aber auch noch andere Gefahren haben aber nichts mit "Spannungsabfall" zu tun!

Der "Draht" wirkt wie eine "Heizung" die "Heizleistung" berechnet sich aus dem "Spannungsabfall" und dem Strom der im
Draht fließt. 1V x 1 A = 1 Watt Heizleistung.

Es ist egal ob analog oder digital Betrieb die Auswirkungen des "Spannungsabfalls" sind gleich.
Ok nicht ganz 100 % richtig, soll ja nicht meine Doktorarbeit werden (Brauch ich wirklich nicht)!

Fragt ja nicht euren "Hauselektriker" zu diesem Thema, wenn der Hört ich habe in meiner Eisenbahnanlage einen
"Spannungsabfall" von 3-5 V lacht der sich Tod. Weil dieser wert in der Hausinstallation "Normal" ist.
Ihr müsst bedenken bei 230 V ist das nichts, bei unseren Spannungen von rund 16 V sind das rund 30%
Spannungsreduzierung am Verbraucher.

Ich habe etliche Jahre sogenannte "Fotovoltaik Inselanlagen" gebaut, zur damaligen Zeit wurde hier mit Spannungen
um 12 - 48 Volt gearbeitet. Das Thema "Spannungsabfall" ist hier sehr wichtig. Circa 60 % der Störungen an solchen
Anlagen war auf zu hohen "Spannungsabfall" zurückzuführen.

Kleiner Seitenhieb: was Passiert wenn deine Nachbarn im Winter bei Schneefall alle gleichzeitig Nachhausen kommen
und Ihr E-Auto laden wollen?

Du brauchst nicht Schneeräumen, da durch den Spannungsabfall (E-Heizung) in den Kabel der Gehweg selbst abtaut


Hoffentlich habe ich nicht zur weiteren Verwirrung beigetragen?

schöne Grüße
Eduard