Kabeldimensionierung 22kW Motor

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Kabeldimensionierung 22kW Motor

Beitrag von Forum2021 » Montag 15. Februar 2021, 11:28

Hallo zusammen,

ich habe folgenden Motor:

Nennleistung: 22kW
Netznennspannung: 3x380-500V
Netzfrrquenz: 50Hz
Netznennstrom: 41,40A

Angeschlossen in Dreieck, betrieben an einem 22kW Frequenzumrichter.

Die Leitungslänge ist ziemlich genau 30m.
Cos phi habe ich mit 0,9 angenommen, den Spannungsfall mit 3%.

Zur Berechung nehme ich folgende Formel:

A = 1,732 * L * ((kW * 1000) / (U * 1,732)) * cos
(y * Ua)

Mit welcher Spannung rechne ich nun, 230V oder 400V?
Warum auch immer, die Meinungen gehen außeinander...


Ergebnisse:
400V = 2.13qmm
230V = 6,45qmm

Grüße

DBY656
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Re: Kabeldimensionierung 22kW Motor

Beitrag von DBY656 » Montag 15. Februar 2021, 12:02

Hallo Forum2021,

bereits deine Fragestellung disqualifiziert dich eindeutig zu einem elektrotechnischen Laien.

Begründung:
Weder der Spannungsfall noch die Phasenverschiebung sind hier von Bedeutung. Alleine die Belastbarkeit von Leitungen, aus diversen Tabellen leicht entnehmbar, erübrigt die Frage komplett.

Gruß Markus

Probator
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Re: Kabeldimensionierung 22kW Motor

Beitrag von Probator » Montag 15. Februar 2021, 13:21

Dir ist bewusst, dass die Leistungsangabe auf dem Typenschild des Motors die mechanische Wellenleistung ist?
Bei einem 22kW-Motor könnte der 22kW-Umrichter knapp werden. Nennstrom beachten!

Überlast (z.B. Anlaufstrom) ist dabei auch noch gar nicht beachtet.

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langer
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Re: Kabeldimensionierung 22kW Motor

Beitrag von langer » Montag 15. Februar 2021, 14:58

für was soll der Buchstabe "L" in der Formel stehen?

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Re: Kabeldimensionierung 22kW Motor

Beitrag von Forum2021 » Montag 15. Februar 2021, 22:45

Die Frage war doch mir welcher Spannung ich bei Anschluss in Dreieck rechnen muss.
Gibts hier denn nur Oberlehrer!

Das L steht für Leitungslänge in Meter.
Siebe Screenshot der Seite auf welcher ich die Formel gefunden habe.

Die Auslegung Moror / FU ist nicht von mir.
Die Kombi läuft so schon Jahre.
Ich möchte wirklich nur wissen mit welcher Spannung man hier rechnen muss, Qualifikation hin oder her.
Dateianhänge
CC76CF54-F274-4900-A5B8-64F022AD573B.jpeg

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Re: Kabeldimensionierung 22kW Motor

Beitrag von Forum2021 » Montag 15. Februar 2021, 22:46

Probator hat geschrieben:
Montag 15. Februar 2021, 13:21
Dir ist bewusst, dass die Leistungsangabe auf dem Typenschild des Motors die mechanische Wellenleistung ist?
Bei einem 22kW-Motor könnte der 22kW-Umrichter knapp werden. Nennstrom beachten!

Überlast (z.B. Anlaufstrom) ist dabei auch noch gar nicht beachtet.
Ja ist mir alles bewusst.

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Re: Kabeldimensionierung 22kW Motor

Beitrag von Forum2021 » Montag 15. Februar 2021, 22:48

DBY656 hat geschrieben:
Montag 15. Februar 2021, 12:02
Hallo Forum2021,

bereits deine Fragestellung disqualifiziert dich eindeutig zu einem elektrotechnischen Laien.

Begründung:
Weder der Spannungsfall noch die Phasenverschiebung sind hier von Bedeutung. Alleine die Belastbarkeit von Leitungen, aus diversen Tabellen leicht entnehmbar, erübrigt die Frage komplett.

Gruß Markus

Und deine Antwort qualifiziert dich zu was?
Unglaublich!

Grüße

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Tobi P.
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Re: Kabeldimensionierung 22kW Motor

Beitrag von Tobi P. » Dienstag 16. Februar 2021, 01:28

Moin,
DBY656 hat geschrieben:
Montag 15. Februar 2021, 12:02
Alleine die Belastbarkeit von Leitungen, aus diversen Tabellen leicht entnehmbar, erübrigt die Frage komplett.
würde ich jetzt so nicht sagen. Für die Querschnittsdimensionierung einer Leitung/eines Kabels ist die Rechnung des Spannungsfalls durchaus von Bedeutung. Die Tabellen aus DIN VDE 0298-4 geben ja lediglich die max. Belastbarkeit an, da ist aber weder die Leitungslänge, Häufungsfaktoren, abweichende Umgebungstemperaturen oder anderweitige Reduktionsfaktoren berücksichtigt. Wenn der Nennstrom die max. Belastbarkeit der Leitung/des Kabels aus der Tabelle bereits übersteigt ist natürlich auf den ersten Blick ersichtlich dass der Querschnitt nicht ausreicht. Gerechnet werden muss die Leitung/das Kabel aber in jedem Fall, ein einfaches aus der Tabelle entnehmen und passt gibts nicht.

@Forum2021: Im symmetrischen Drehstromnetz wird mit der Leiterspannung gerechnet. Das ist die Spannung die zwischen zwei Aussenleitern anliegt, bei einem 230/400V-Netz also 400V. Die 230V sind die sogenannte Strangspannung. Bei einem Motor ist die angegebene Leistung wie bereits erwähnt immer die Wellenleistung, nicht die zugeführte Leistung.
Für die Querschnittsbestimmung nimmt man den Motornennstrom in die Formel, nicht die Leistung. Erst recht wenn der auf dem Typenschild angegeben ist und man ihn nicht erst noch ausrechnen muss :)



Für die Durchführung einer Querschnittsdimensionierung gebe ich dir im folgenden mal ein kleines Rechenbeispiel. Heutzutage wird das meist per Software gemacht, gerade wenn es sich um größere Anlagen handelt und ein komplettes Netz gerechnet werden muss. Bei der kleinen Dimensionierung zwischendurch bevorzuge ich aber die analoge zu-Fuß-Methode mit Schmierpapier und Taschenrechner :)


gegeben:

Verlegeart C
keine Häufung
Leitungslänge l: 25m
Leistungsfaktor: cos phi 0,95
Nennstrom In: 63A
Betriebsstrom Ib: 53A
angenommene Umgebungstemperatur: 30°C
Spannungsfall dU_max soll max. 1,5% der Nennspannung betragen

Gesucht ist der notwendige Leitungsquerschnitt.


Also werfen wir im ersten Schritt mal einen Blick in DIN VDE 0298-4 und suchen uns die Querschnittstabelle für eine Umgebungstemperatur von 30°C raus. Die sagt uns dann folgendes:

Bei den gegebenen Bedingungen ist ein Querschnitt von 16mm² auszuwählen. Die max. Belastbarkeit Iz einer Leitung/eines Kabels liegt dann bei 76A. Mit diesem Querschnitt gehts dann im nächsten Schritt an die Berechnung des Spannungsfalls:

dU= (sqr3*In*l*cos phi)/(y*A)
dU= (sqr3*63A*25m*0,95)/(56"hier bitte freakige Einheit einfügen" *16mm²)
dU= 2,89V



Ok, im nächsten Schritt schauen wir jetzt mal ob die 2,89V mit den vorgegebenen Bedingungen übereinstimmen:

dU_max= 1,5%
Un= 400V

dU_max= Un*0,015
dU_max= 400V*0,015
dU_max= 6V

dU<dU_max => 2,89V<6V => Spannungsfall wird bei einem gewählten Querschnitt von 16mm² eingehalten!



Nächster Schritt - Prüfung der Abschaltbedingungen:

1. Abschaltbedingung:
Ib<=In<=Iz => 53A<63A<76A => 1. Abschaltbedingung wird eingehalten!

2. Abschaltbedingung:
I_2<= 1,45*Iz (bei Schmelzsicherung ist I_2= 1,6*In)
1,6*63A<=1,45*76A
100,8A<=110,2A => zweite Abschaltbedingung wird eingehalten!


Im Endergebnis sagt uns das jetzt dass unsere Leitung mit 16mm² korrekt dimensioniert ist. Wenn man die relevanten Netzdaten hat kann man anschliessend natürlich noch Kurzschlussstrom - u. Selektivitätsberechnungen zaubern aber das spare ich mir hier mal, das würde zu weit führen. Ich hoffe ich konnte dir einigermassen weiterhelfen, für jemanden der mit sowas nicht viel am Hut hat ist das sicher ziemlich viel Stoff. Falls du noch Fragen haben solltest frag ruhig.


Gruß Tobi

Forum2021
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Re: Kabeldimensionierung 22kW Motor

Beitrag von Forum2021 » Dienstag 16. Februar 2021, 06:59

Tobi P. hat geschrieben:
Dienstag 16. Februar 2021, 01:28
Moin,
DBY656 hat geschrieben:
Montag 15. Februar 2021, 12:02
Alleine die Belastbarkeit von Leitungen, aus diversen Tabellen leicht entnehmbar, erübrigt die Frage komplett.
würde ich jetzt so nicht sagen. Für die Querschnittsdimensionierung einer Leitung/eines Kabels ist die Rechnung des Spannungsfalls durchaus von Bedeutung. Die Tabellen aus DIN VDE 0298-4 geben ja lediglich die max. Belastbarkeit an, da ist aber weder die Leitungslänge, Häufungsfaktoren, abweichende Umgebungstemperaturen oder anderweitige Reduktionsfaktoren berücksichtigt. Wenn der Nennstrom die max. Belastbarkeit der Leitung/des Kabels aus der Tabelle bereits übersteigt ist natürlich auf den ersten Blick ersichtlich dass der Querschnitt nicht ausreicht. Gerechnet werden muss die Leitung/das Kabel aber in jedem Fall, ein einfaches aus der Tabelle entnehmen und passt gibts nicht.

@Forum2021: Im symmetrischen Drehstromnetz wird mit der Leiterspannung gerechnet. Das ist die Spannung die zwischen zwei Aussenleitern anliegt, bei einem 230/400V-Netz also 400V. Die 230V sind die sogenannte Strangspannung. Bei einem Motor ist die angegebene Leistung wie bereits erwähnt immer die Wellenleistung, nicht die zugeführte Leistung.
Für die Querschnittsbestimmung nimmt man den Motornennstrom in die Formel, nicht die Leistung. Erst recht wenn der auf dem Typenschild angegeben ist und man ihn nicht erst noch ausrechnen muss :)



Für die Durchführung einer Querschnittsdimensionierung gebe ich dir im folgenden mal ein kleines Rechenbeispiel. Heutzutage wird das meist per Software gemacht, gerade wenn es sich um größere Anlagen handelt und ein komplettes Netz gerechnet werden muss. Bei der kleinen Dimensionierung zwischendurch bevorzuge ich aber die analoge zu-Fuß-Methode mit Schmierpapier und Taschenrechner :)


gegeben:

Verlegeart C
keine Häufung
Leitungslänge l: 25m
Leistungsfaktor: cos phi 0,95
Nennstrom In: 63A
Betriebsstrom Ib: 53A
angenommene Umgebungstemperatur: 30°C
Spannungsfall dU_max soll max. 1,5% der Nennspannung betragen

Gesucht ist der notwendige Leitungsquerschnitt.


Also werfen wir im ersten Schritt mal einen Blick in DIN VDE 0298-4 und suchen uns die Querschnittstabelle für eine Umgebungstemperatur von 30°C raus. Die sagt uns dann folgendes:

Bei den gegebenen Bedingungen ist ein Querschnitt von 16mm² auszuwählen. Die max. Belastbarkeit Iz einer Leitung/eines Kabels liegt dann bei 76A. Mit diesem Querschnitt gehts dann im nächsten Schritt an die Berechnung des Spannungsfalls:

dU= (sqr3*In*l*cos phi)/(y*A)
dU= (sqr3*63A*25m*0,95)/(56"hier bitte freakige Einheit einfügen" *16mm²)
dU= 2,89V



Ok, im nächsten Schritt schauen wir jetzt mal ob die 2,89V mit den vorgegebenen Bedingungen übereinstimmen:

dU_max= 1,5%
Un= 400V

dU_max= Un*0,015
dU_max= 400V*0,015
dU_max= 6V

dU<dU_max => 2,89V<6V => Spannungsfall wird bei einem gewählten Querschnitt von 16mm² eingehalten!



Nächster Schritt - Prüfung der Abschaltbedingungen:

1. Abschaltbedingung:
Ib<=In<=Iz => 53A<63A<76A => 1. Abschaltbedingung wird eingehalten!

2. Abschaltbedingung:
I_2<= 1,45*Iz (bei Schmelzsicherung ist I_2= 1,6*In)
1,6*63A<=1,45*76A
100,8A<=110,2A => zweite Abschaltbedingung wird eingehalten!


Im Endergebnis sagt uns das jetzt dass unsere Leitung mit 16mm² korrekt dimensioniert ist. Wenn man die relevanten Netzdaten hat kann man anschliessend natürlich noch Kurzschlussstrom - u. Selektivitätsberechnungen zaubern aber das spare ich mir hier mal, das würde zu weit führen. Ich hoffe ich konnte dir einigermassen weiterhelfen, für jemanden der mit sowas nicht viel am Hut hat ist das sicher ziemlich viel Stoff. Falls du noch Fragen haben solltest frag ruhig.


Gruß Tobi

DANKE dank1

DBY656
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Registriert: Freitag 28. September 2007, 20:56

Re: Kabeldimensionierung 22kW Motor

Beitrag von DBY656 » Dienstag 16. Februar 2021, 09:55

Hallo Tobi,

die Berechnung mit den Abschaltbedingungen sind recht schön brauchbar für eine Versorgungsnetz, aber zwischen einem Frequenzumrichter (FU) und einem Motor zählen andere Parameter. Da gibt es keine Sicherungen im Motorkreis die bei einem Kurzschluß auslösen müssen. Die komplette Absicherung des Motorstrang inclusive Anlaufstrombegrenzung übernimmt der FU.
In der Dokumentation für den FU sind die Vorgaben des Herstellers zu den zu verwendenen Leitungen zu finden.

Gruß Markus

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