Berechnung Drahtseildurchmesser für LED Hängeleuchte

  • Hi,
    ich plane eine LED Hängeleuchte, die an einem Drahtseil aufgehängt wird, das gleichzeitig auch als Stromkabel dienen soll. Dazu plane ich PVC ummanteltes Drahtseil in 1/1,5mm.
    Es muss so dünn sein, da die Drahtseilaufhängung keinen größeren Querschnitt zulässt.
    Das 2te Problem, leider finde ich so dünne PVC ummantelte Kabel nur in der V4A Variante, welches ja deutlich schlechter leitet als Kupfer.


    Folgende Daten liegen vor:
    - 24 V Netzteil, ca 800 mA Strom => ca 20W
    - 2,5m Kabellänge


    Habe mich mal an diese Rechnung orientiert:


    Nachzulesen unter: http://www.wohlrabe.info/html/…_Wohlrabe_Seilsysteme.pdf
    Demnach komme ich auf 2x2,5X20/(0,066*(24*24)*56) = 0,05 was einem Querschnitt von 0,05mm2 entspricht.
    Wenn man jetzt von einer 60fach schlechteren Leitfähigkeit von Edelstahl ggü Kupfer ausgeht komme ich auf 3mm.
    Leider zu dick für mein Vorhaben.


    Wie seht ihr das? Kann jemand helfen?


    BG
    Thorsten

  • Ich habe mir auch mal den Rechner genommen:


    Deine Forderung sind 800mA über 5 Meter Stahlseil mit dem Durchmesser 1mm.


    Querschnittsfläche Kreis: Pi * r² = Pi * (0,5)² = 785e-3mm²
    Widerstand: R = rho * (Länge / Fläche) = 1,5 * (5m / 785e-3mm²) = 9,6 Ohm mit rho = 1,5 (spezifischer Widerstand von Stahl)


    Bei einem Strom von 800mA hast du über die 5 Meter Seil einen Spannungsabfall von U = R * I = 9,6 * 0,8 = 7,6 Volt.
    Mit einem 24V Netzteil kommen am Verbraucher also nur 24 - 7,6 = 16,4V an. Wenn du 24V am Verbraucher benötigst, musst du also ein Netzteil mit mindestens 31,6V Ausgangsspannung installieren. Die Verlustleistung über das Seil beträgt 0,8² * 9,6V = 6,1W. Das Seil wird also schon recht warm.
    Eventuell solltest du das nochmal mit den 1,5mm durchrechnen oder/und in Betracht ziehen, durch eine höhere Betriebsspannung einen kleineren Strom durch die Seile zu erzielen um die Verluste zu verringern.

  • Hi,
    muss ich denn den Rückweg über Masse in der Berechnung berücksichtigen? Denn sonst halbiert sich das ja.
    Ich werde das mal mit 2,5m testen, dann werd ich ja sehen, was das Multimeter nach 2,5m an Spannung ausspuckt.
    Oder wird das Ergebnis erst dann messbar, wenn ich auch Stromverbraucher angeschlossen habe?

  • Natürlich musst du auch den Rückweg einbeziehen. Die komplette Strecke, die der Strom durchfliessen muss...


    Jap, wenn keine Last dran ist, wirst du genau die selbe Spannung messen, die das Netzteil ausgibt. Erst mit einem Stromfluss gibt es Spannungsabfall über den Widerstand (das Seil).

  • Alternativen:
    a) doppelt so viele LEDs in Reihe, halber Strom - (mehr als) selbe Helligkeit, nur halb so viele Leitungsverluste
    b) doppelte oder höhere Spannung reinschicken, in der Lampe einen Buck Converter auf 24V einsetzen - falls Platz ist. Auch hier geringere Leitungsverluste
    c) Netzspannung reinschicken, Netzteil in die Lampe. Falls wenig Platz, am besten Transformerless


    Achtung, c) ist ein Elektrikerwitz! Bitte nicht ernstnehmen oder gar nachmachen! :P

  • Lautsprecherkabel (Kupfer) in 1mm dürfte doch gehen?
    zB: http://www.ebay.de/itm/1mm-OFC…apter&hash=item2ec46e08f9


    Was die WÄrementwicklung angeht: Wir reden hier über 0.8*24 = ca 20W. Unterschätze ich das?
    Die Isolierung wird größtenteils abgemacht, nur dort wo das Kabel in die Lampe eintritt, lasse ich die Isolierung zwecks Kurzschlussvermeidung.


    Das Gewicht der Lampe liegt auch nur bei ca. 2.5kg und 2.5kg Gegengewicht (Pendelhub). Das sollte das Kabel schaffen.


    BG

  • Nochmal mit 1,5mm Kupferleitung:


    Querschnittsfläche Kreis: Pi * r² = Pi * (0,75)² = 1,77mm²
    Widerstand: R = rho * (Länge / Fläche) = 0,017 * (5m / 1,77mm²) = 0,048 Ohm mit rho = 0,017 (spezifischer Widerstand von Leitungskupfer)


    Der Spannungsabfall beträgt hier also R * I = U = 0,048 * 0,8 = 0,038V.
    Die Verlustleistung an der Leitung ist mit I² * R = P = 0,8² * 0,048 = 0,031W vernachlässigbar gering.


    An deiner Stelle würde ich die Isolierung nicht entfernen. Gerade bei der Kupferleitung. Das gibt zusätzliche Stabilität und vermeidet mögliche natürlich Kurzschlüsse.
    Die Wärmeentwicklung in der Leitung steht ja oben. Die 20W die du berechnet hast, ist die Gesamtleistung, die dein Netzteil abgeben kann. In der Leitung werden davon nur 0,031W umgesetzt, der Rest kann von deiner Leuchte "verbraucht" werden. Da musst du dann natürlich entsprechend für Kühlung sorgen.

  • vielen Dank, das ist wirklich vernachlässigbar.
    Was die Isolierung angeht: Die Stromaufnahme erfolgt über eine Umlenkrolle - d.h. ich muss die Isolierung zumindest teilweise entfernen.
    Ist aber auch bei allen Pendelhubleuchten so, die eine Stromaufnahme über eine Umlenkrolle haben.
    Ich werde mir aber noch mal Gedanken über den Kabelquerschnitt machen bzgl. Traglast.


  • Guten Morgen,
    ich habe gestern einen Versuchsaufbau gemacht:
    - regelbares Netzteil (22-27v) auf 24V eingestellt
    - direkt am Netzteil an + und - jeweils 2.5m von meinem Edelstahldrahtseil (1mm+0.5mmPVCMantel) angeschlossen
    - am anderem Ende eine KSQ (700mA) von LED Stübchen (der Entwickler Andre ist ja auch hier im Forum aktiv)
    - an der KSQ 8 LEDs


    => Ich messe nach 2.5m einen Spannungabfall von 1.3V. Ich jage zwar nur 700 statt wie in der Rechnung 800mA durch die LEDs, dennoch würde ich mal ganz klar behaupten, dass hier die Praxis die Theorie widerlegt, da ich nicht den errechneten Spannungsabfall von 7.6V habe (bzw. bei 700mA müsste ich mal nachrechnen, vermutlich dann um die 6V).
    Mag vielleicht auch am Material liegen, gibt ja sicherlich Unterschiede auch bei Edelstahl.


    Ich denke, damit kann ich leben, zumal bei aufgehängter Lampe der Strom nicht die kompletten 2.5m durchlaufen muss sondern nur so um die 1.5m:
    Der Strom wird über eine Umlenkrolle eingespeist, er kann aber nur in eine Richtung (LEDs) fließen, die dann ca 1.5m tiefer hängen.
    Sofern das Edelstahl im Laufe der Zeit nicht extrem rostet (wo ich bei einer Esszimmerlampe nicht von ausgehe) sollte sich der Spannungsabfall vermutlich auch nicht erhöhen!?!?


    Was denkt ihr?
    BG
    Thorsten

  • Nein, da schlägt die Praxis keine Theorie ;)
    Du hast 8 LEDs an die KSQ gehängt, die KSQ braucht aber selbst noch mind 2V von deinen 24, an den LEDs liegen also höchstens 22V an, das sind pro LED höchstens 2,75V und bei dieser geringen Spannung gibt es nur ganz ganz wenige LEDs die 700mA brauchen. Es fließen also keine 700mA und damit ist auch der Spannungsabfall kleiner.
    Jetzt nimm noch deine 1,3V Spannungsabfall (hast du den an 2,5m gemessen? Weil auf den anderen 2,5m würde das ja auch nochmal anfallen) und du hast pro LED nur 2,6 bzw 2,4V -> dabei leuchtet die LED vermutlich kaum, also gehe ich davon aus du hast die Spannung hochgedreht bis dir die Lichtmenge akzeptabel erschien?

  • Hmmm.... werde ich wohl noch mal nachtesten und auch mal den Strom messen, das habe ich auf die Schnelle nicht.
    Spannung hochedreht habe ich auch nicht, ich habe zunächst direkt oben am Netzteil die Spannung gemessen.


    Im Vergleich (Aufbau KSQ direkt an Netzteil vs. Aufbau mit Edelstahldrahtseil zwischen KSQ und Netzteil) leuchteten die LEDs auch kaum schwächer. Spannung habe ich natürlich nicht angepasst, die steht auf fixe 24V bei beiden Aufbauten. Da man bei der Helligkeit nicht wirklich in die LEDs schauen kann, ist es subjektiv auch schwer zu beurteilen, wie stark der wahrnehmbare Helligkeitsverlust ist.
    Mal schauen, ob man das mit eine DSLR Kamera bei fix eingestellter Blende und BeliZeit wahrnehmen kann.


    Ansonsten werde ich noch mal Strom messen und die Spannung hinter den einzelnen LEDs. (Das müsste dann ja die Spannung sein, die NACH der KSQ auch wirklich an den LEDs ankommt.
    Hatte die mal gemessen, lag auch irgendwo bei 21/22V soweit ich da in Erinnerung habe, aber das überprüfe ich noch mal.


    BG
    Thorsten

  • Naja, wie schon geschrieben wurde: Miss mal den tatsächlichen Strom.
    Acht Leuchtdioden in Reihe an 24V sind schon sehr sportlich, das bei den aktuellen LEDs nur für ein paar Milliampere. Es sei denn, es sind rote LEDs, da passt das, denn die haben eine erheblich geringere Vorwärtsspannung.


    Zu deiner Frage mit der Korrosion:
    Ich habe nun seit ein paar Jahren eine Tischleuchte an unisoliertem Drahtseil hängen (dieses Seil vom schwedischen Möbelhaus, wo man Fotos oder so dran hängen soll). Da passiert überhaupt nichts mit.

  • Hi,
    also TEstaufbau weicht natürlich vom finalen Aufbau ab.
    Final:
    8 Cree XT-E weiß werden mit 400mA bestromt. Laut Datenblatt liegen wir hier bei 2.85V, komme somit auf 22.8V Gesamtspannung.
    Da ich parallel 2 Reihen (jeweils ein eigener Treiber) schalte ergeben sich insgesamt die 800mA.


    Es wird sicherlich knapp mit dem Spannungsverlust, aber ich könnte mir vorstellen, dass es knapp reichen wird. Ansonsten kann ich später immer noch hingehen, und statt einer fixen 24V Spannung ein regelbares Netzteil mit 27V vorschalten, dann hätte ich 4.2V Luft.


    Übernächste WOche habe ich meine Platinen, dann kann ich das ganze mal im finalen AUfbau testen!!
    Wenn alles hakte kann ich immer noch auf Kupferseile umsteigen.
    Hier stellt sich nur die Frage, ob zwei 1mm dicke Kupferkabel ca 5KG problemlos tragen.


    BG

  • Hallo,


    ich bin ziemlich weit gekommen mit dem Projekt:
    - Acryl gefräst
    - Platinen bestückt, STeuerung fertig, gedimmt wird mittels IR


    Jetzt geht es noch an die Aufhängung und Stromvesorgung. Der Trafo sitzt nach wie vor an der Decke.
    Da ich 10 LEDs in reihe schlate liege ich jetzt bei 32V, das Netzteil habe ich entsprechend eingestellt.
    Ingesamt sollten maximal 1A durch die Lampe laufen (400mA je KSQ, insgesamt 2 KSQs. Steuerung = ATmega328 sollte vermutlich nciht mehr viel Strom benötigen).
    Vom Edelstahlseil musste ihc mich verabschieden, da ich die Enden nicht an meine Platine gelötet bekomme. Daran hatte ich leider nicht gedacht :(


    Dazu 2 Fragen:
    Kann ich unbedenktlich unisoliert Kabel herunterhängen lassen bei 32v/1A Strombegrenzung? Ich meine für den Fall dass man mal an die Stromführende Leitung kommt und einen gewischt bekommt?


    Kann ich auch bei 32 V Dieses Seil nehmen? Komme auf ca 30W.
    Litze dünn, Aramid verstärkt

    Zitat

    Litze zum Leuchtenbau oder Verlängern von vorhandenen Leuchten.
    Eingewebt ist ein Aramid-Faden, der der Litze zu einer aussergewöhnlichen Reißfestigkeit verhilft. Die Reißfestigkeit wird mit 200N = 20Kg angegeben. Sehr gute, verzinnte Qualität mit 0.75mm2, unisoliert, d = ca. 2mm, max. 50W / 12V , hochflexibel
    Diese Art Litze wird z.B. auch in den 12V-Pendelleuchten von Tobias Grau eingesetzt
    Lieferbar nur in vollen Metern


    Besten Dank für eure EInschätzung
    Gruß
    Thorsten

  • Morgen...


    Kann ich unbedenktlich unisoliert Kabel herunterhängen lassen bei 32v/1A Strombegrenzung?


    Sofern der Trafo das Symbol für "sichere elektrische Trennung" besitzt, darfst Du bist 60 Volt Gleich- bzw. 25 Volt Wechselspannung ohne Berührungsschutz arbeiten.


    Zitat

    Ich meine für den Fall dass man mal an die Stromführende Leitung kommt und einen gewischt bekommt?


    Ich kann mir nicht vorstellen, daß man bei 32 V= überhaupt etwas spürt, selbst wenn man mit nassen Händen die spannungsführenden Leiter anfasst.


    Zitat


    Bei einem Ampere hast Du pro Meter dieser Litze rund 0,024 Volt Spannungsabfall. Das kann man getrost vernachlässigen.

  • Ich hab schon 24V gespürt - gut das war an einem Finger, aber wer weiß ob jemand hinfällt und mit seiner verscwhitzten Stirn beide Drähte in 3cm Abstand einfängt *grübel* ^^ Wobei der sich vermutlich wegen dem bisschen Strom auch nicht mehr erschrickt als wegen seines Falls ^^