Heizmatte aus Kohlefaser

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Autor
Heizmatte aus Kohlefaser

    







BID = 758796

skimore

Gerade angekommen


Beiträge: 6
Wohnort: coburg
 

  


Hallo,

ich baue mir gerade eine Heizmatte aus Kohlefasermatten, die Matten bestehen aus 2 Gewirken aus Glasfaser durch das sich jeweils 7 Kohlefaserstränge ziehen. Die Matte kann mit Nieder- oder Hochvoltspannung betrieben werden, ich betreibe sie mit 230V.

Heute habe ich das Ganze mit dem 230V Regler (On/Off Modus) verkabelt, allerdings sind die Last-Anschlüsse mit nur 4A abgesichert, d.h. die sind gleich durchgeschmolzen.

Nachdem die Sicherungen das nicht mitgemacht haben, habe ich die Matte über einen Dimmer (mit Netzstecker zum regeln von Leuchten) direkt ans Netz angeschlossen.Um den Strom und die zueghörige Temperatur festzustellen.
Auch hierbei ist es zu keiner Wärmeentwicklung gekommen, die 16A Haussicherungen sind nicht rausgeflogen.

Mein Frage: Wieso kommt es zu keiner Wärmeentwicklung?
->Es liegt die Spannung (Phasenprüfer) an der Matte an.

Ich habe vor die Spannung auf unter 50V zu transformieren, wollte dazu aber vorher die Temperaturkurve bei 230V vergleichen.

Die elektrischen Daten der Heizmatte im Anhang beziehen sich auf den Betrieb mit 45V, ich betreibe die Matte allerdings mit 230V.Im Anhang ein vereinfachtes Blockdiagramm der Schaltung mit Dimmer.

BID = 758813

hajos118

Schreibmaschine



Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein

 

  

Wenn Spannung anliegt wird wohl kein Strom fließen. Denn Spannung * Strom = Leistung, und diese wird in Wärme umgesetzt. Keine Wärme => keine Leistung => kein Strom!
Möglicherweise ist die Matte schon beim ersten Versuch gestorben (lt. Hersteller verträgt die Matte nur 1,9A, es sind jedoch 4 A Sicherungen durchgeschmolzen ...)

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Interpunktion und Orthographie dieses Beitrags sind frei erfunden.
Eine Übereinstimmung mit aktuellen oder ehemaligen Regeln wäre rein zufällig und ist nicht beabsichtigt.
Wer einen Fehler findet, darf ihn behalten!

BID = 760408

skimore

Gerade angekommen


Beiträge: 6
Wohnort: coburg


Zitat :
hajos118 hat am  5 Apr 2011 15:13 geschrieben :

Wenn Spannung anliegt wird wohl kein Strom fließen. Denn Spannung * Strom = Leistung, und diese wird in Wärme umgesetzt. Keine Wärme => keine Leistung => kein Strom!
Möglicherweise ist die Matte schon beim ersten Versuch gestorben (lt. Hersteller verträgt die Matte nur 1,9A, es sind jedoch 4 A Sicherungen durchgeschmolzen ...)



hallo hajos118, den ersten satz von dir verstehe ich nicht.
dass es zur wärmentwicklung kommt muss doch strom fließen, also "spannung anliegen"?
die matte hat den ersten versuch definitiv überstanden. die besteht bisher nur aus kohlefaser (schmelzpunkt über 2300°C), glasfaser (1300°C) ein Webfaden aus Polyester(205°C) ist noch vollständig intakt...

Die Heizmatte scheint auch mehr als 1,9A auszuhalten...
Hier ist das Datenblatt des Heizgewebes zu finden (Art Nr 15043): http://www.gerster-techtex.de/content.php?page_id=736

BID = 760434

Rafikus

Inventar

Beiträge: 4100

Hallo,

Welche von den Matten hast Du denn?
Es sind immerhin fünf Datenblätter vorhanden.

Wieviele Heizfäden hat Deine Matte, sind die bereits vom Hersteller kontaktiert/angeschlossen, oder hast Du das vorgenommen?

Was lässt Dich annehmen, dass man die Matte mit 230V betreiben kann? Ich lese da nur was von 45V (habe aber nicht alle pdf durchgelesen).

Rafikus

BID = 760435

skimore

Gerade angekommen


Beiträge: 6
Wohnort: coburg


Zitat :

Welche von den Matten hast Du denn?

Ich habe zwei mal zwei Meter der Artikelnr 15043 parallel geschalten (also 14x Kohleleiter parallel).


Zitat :

Wieviele Heizfäden hat Deine Matte, sind die bereits vom Hersteller kontaktiert/angeschlossen, oder hast Du das vorgenommen?

Ich habe die Enden der Kohlefasern mit Aderendhülsen verpresst und auf ein 2,5cm breites und 0,5mm starkes Cu-Blech gelötet, dieses wird mit 1,5mm2 Cu-Kabel versorgt.



Zitat :

Was lässt Dich annehmen, dass man die Matte mit 230V betreiben kann? Ich lese da nur was von 45V (habe aber nicht alle pdf durchgelesen).

Laut Datenblatt ist der Betrieb mit Hochspannung möglich, wurde mir auf Nachfrage auch vom Hersteller nochmals telefonisch bestätigt.



[ Diese Nachricht wurde geändert von: skimore am 15 Apr 2011 10:48 ]

BID = 760454

Rafikus

Inventar

Beiträge: 4100

Du solltest unbedingt beim Hersteller nachfragen, ob die Angaben zum Strom und Spannung pro Faden zu verstehen sind?
Wenn ich mir die Datenblätter so ansehe, dann komme ich zu dem Schluss, dass es so ist.
Und wenn es so ist, dann ist jeder Strang mit 45V zu betreiben, dabei fliesst der Angegebene Strom (pro Strang) und es wird die angegebene Temperatur erreicht.

Auf der Startseite steht "Das Heiztextil arbeitet im Niederspannungsbereich." Im Datenblatt wiederum was von "Hochvolt-Lösungen".
Damit kann wohl nur gemeint sein, dass die einzelnen Stränge in Reihe geschaltet werden können, was dann mit höherer Spannung betrieben wird.

Rafikus

BID = 760883

hajos118

Schreibmaschine



Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein

@skimore:
Entschuldige die späte Antwort, bin aber nur gelegentlich am Rechner.
Zum Thema:
Wenn Du Spannung anlegst und die Matten tatsächlich angeschlossen sind, dann wird auch Strom fließen.
Wenn Strom fließt, dann wird Leistung verbraten, welche zwangsläufig als Wärme frei wird.
Im Umkehrschluß bedeutet aber:
Keine Wärme -> keine Leistung -> kein Strom ...
Bei angelegter Spannung heist das aber, daß die Verbindung zu den Matten oder innerhalb der Matte kaputt sein muss.
Der Schmelzpunkt der Kohlefasern oder von anderem Material ist dabei nur von sekundärer Bedeutung - bei Überlast wird das Zeug einfach so heiß, daß es durchbrennt -


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BID = 762416

skimore

Gerade angekommen


Beiträge: 6
Wohnort: coburg

so, bin nun von einem Messeeinsatz zuürck und habe nochmal beim Hersteller alles Offene geklärt.

Die elektrischen Daten auf dem Produktdatenblatt verstehen sich pro Gewirkbahn (in der angegebenen Länge), also NICHT pro Faden. Die Tabelle vom Datenblatt habe ich weiter unten hingheschrieben, alle Daten pro Gewirkebahn mit jeweils 7 Kohlefäden.
Eine Hochvoltlösung soll theoretisch möglich sein, so sicher war sich der Hersteller da aber selbst nicht, d.h eine Niedervoltlösung ist zu empfehlen und ich werde die Matten auch als solche konfigurieren.

Ich habe einige Berechnungen angestellt um auf die für meine Zwecke passende Konfiguration zu kommen, vielleicht könntet Ihr die einmal quer checken, ob das so passt oder ich mich vertan habe.

Ich strebe eine Heiztemperatur von ca 105°C pro Matte an. 2 Matten à 2m, parallel geschaltet hängen an einem abgesicherten Lastkreis am Regler.

folgende Daten gibt der Hersteller über die verwendeten Matten an:

Länge U I R Temp. P
100cm 45V 3,8A 11,85 Ohm 75°C 171W

200cm 45V 1,9A 23,7 Ohm 37,5°C 85W


meine Rechnung:

R gesamt der Matten = 23,7 Ohm /2 = 11,85 Ohm

I1= U/R = 53V/23,7 Ohm = 2,24A (I1 = I2)
=> I gesamt = I1 + I2 = 4,48A

P=U*I= 53V * 4,48A = 237W (53V ist die minimale Spannung um 104°C zu erreichen)

Analogie aus obiger Herstellertabelle:
1°C = 2,28W

237W entspr. ca. 104°C


[ Diese Nachricht wurde geändert von: skimore am 26 Apr 2011 15:00 ]

BID = 762426

hajos118

Schreibmaschine



Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein


Zitat :
skimore hat am 26 Apr 2011 15:00 geschrieben :

...

folgende Daten gibt der Hersteller über die verwendeten Matten an:

Länge U I R Temp. P
100cm 45V 3,8A 11,85 Ohm 75°C 171W

200cm 45V 1,9A 23,7 Ohm 37,5°C 85W


...
Analogie aus obiger Herstellertabelle:
1°C = 2,28W

dabei fehlt aber noch die Umgebungstemperatur...
Wenn die Umgebung schon 100 °C warm ist, dann wird sich eine andere Temperatur einstellen als bei 20 °C Umgebungstemperatur.

... oder Du hast die falschen Einheiten verwendet.
Eine Temperaturdifferenz wird nicht in "°C" sonder in "K" angegeben!



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BID = 762481

skimore

Gerade angekommen


Beiträge: 6
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ah ok, Danke!
Die Imgebungstemperatur habe ich vernachlässigt. Ich habe lediglich anhand der Proportionalität in der Tabelle "gerechnet".
Wie ich den Temperaturunterschied bzw die Umgebungstemp. rechnerisch unterbringe übersteigt meine Kenntnisse... Also "Zieltemperatur" minus Umgebunstemperatur?

Außerdem fällt mir gerade auf dass die Leistung EINER Matte 237W betragen muss, also P gesamt von 2 Matten 474W...

BID = 762564

hajos118

Schreibmaschine



Beiträge: 2453
Wohnort: Untermaiselstein

Also das mit der Umgebungstemperatur bringst Du auf folgendem Weg in's Spiel:
1) Du bekommst pro Watt Leistung eine Erhöhung der Temperatur um ca. 0,4 K ( = 1 / 2,28 s.o.)
2) Du hast Heizmatten mit bestimmter Leistung (z.B. 85 W)
3) Damit kannst Du die Umgebung erwärmen (um 85 * (1 / 2,28) K)
4) die Endtemperatur beträgt also Umgebungstemperatur + Erwärmung.

Um jetzt auf eine gewünschte Endtemperatur zu kommen, musst Du rückwärts rechnen, wobei aber nicht alle Werte beliebig verändert werden können. Dabei sind vor allem Grenzwerte für die Betriebsspannung und -Strom zu beachten.
Für Dich bedeutet das:
Endtemperatur - Umgebungstemperatur = Erwärmung
daraus kannst Du die notwendige Leistung berechnen und diese ggf. durch das Einstellen der Betriebsspannung (oder Regelung des Stromes) mit der Heizdecke verbraten.

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BID = 763029

skimore

Gerade angekommen


Beiträge: 6
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Vielen Dank! Also ich brauche dann eine Erwärmung um etwa 90K bei etwa 15°C Raumtremeratur...
Das entspricht einer Heizleistung von ca 230W pro Matte.

Zum finalen Problem:
Ich hab 2x 230Watt pro gesicherten Stromkreis, macht 460 Watt Leistung pro Lastkreis, ich habe 2 Lastkreise; macht in der Summe 920Watt Gesamtleistung der Heizung.

Das ganze soll Niedervolt betrieben werden, optimal wären 74V, da fließen 3,12A (macht pro Lastkreis 6,2A, insgesamt 12,4A -> weniger als 16A Haussicherung) und ich komm auf 230Watt Leistung pro Matte.

Frage: Welcher Trafo/Spannungswandler liefert mir 74V bei fast 920W Leistung??


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