Kabel / Sicherungen
Kabel und Sicherungen begegnen uns im CarHiFi immer wider und leider sehe ich in diesem Thema immer wider die meisten Fehler, die leider auch gradierende Schäden anrichten können, daher befassen wir uns in diesem Artikel ganz genau mit dem Thema.
Erst mal vorweg, was ist ein Kabel und eine Sicherung überhaupt?
Grundlegend ist ein Kabel eine elektrische Verbindung bzw. ein Elektrischer Leiter in dem Elektronen von der “Stromquelle” zum Verbraucher gelangen. Kabel bestehen logischerweise aus elektrisch leitendem Material, in der Regel Kupfer bzw. mit Kupfer Bedampften Aluminium.
Eine Sicherung ist recht einfach zu erklären, es ist eine “Sollbruchstelle” die in einen Leiter integriert wird, fliest durch einen Kurschluss oder defekten Verbraucher zu viel Strom über die Sicherung, erwärmt sie sich und schmitzt, somit ist die Leitung unterbrochen und kein weiterer Strom kann fließen. Sicherungen gibt es in allen möglichen Ausführungen und Varianten, was wir uns zu späterem Zeitpunkt in diesem Artikel noch mal anschauen.
Machen wir erst mal mit Kabeln weiter, wie bereits erklärt ist das Kabel unsere Verbindung von z.B. der Batterie und der Endstufe. Die Funktion ist somit relativ simpel, jedoch gibt es doch relativ viel zu beachten.
Das wichtigste bei “Versorgungskabeln” ist die passende Dimensionierung sprich der Querschnitt/Dicke des Leiters.
Ein Leiter in unserem Fall ein Kabel hat immer einen Widerstand, wer die Elektrischen Grundlagen kennt weiß, dass an einem Widerstand immer Spannung abfällt und so mit auch Leistung was auf Deutsch gesagt Wärme ist, nehme ich z.B. ein viel zu dünnes Kabel kann es sich erhitzen und im schlimmsten Fall zum Kabelbrand kommen.
Was jedoch nicht das einzige Problem ist, wie schon erwähnt findet ein Spannungsabfall statt, da das Kabel sprich der “Widerstand” in Reihe mit dem Verbraucher geschaltet ist. Das bedeutet ich lege das Kabel vorne auf die Batterie (+12V) und hinten kommen nur z.B. (+10v) an, in dem Fall habe ich einen Spannungsabfall von (+2V) welcher sich in der Leitung in Wärme umwandelt und hinten am Verbraucher fehlt. Bekommt eine Endstufe statt (+12V) nur (+10V) kann sie nicht volle Leistung bringen und im schlimmsten Fall sogar Schaden nehmen.
Das wichtigste ist daher das richtige Kabel!
Da sich der Widerstand des Kabel aus dem spezifischem elektrischem Widerstand, der Länge und des Querschnitts zusammensetzt gibt es einiges zu beachten.
Generell gilt, der spezifische Widerstand ist fest, bei Kupfer z.B.0.0178Ω bei 1mm² und 1m Länge. was daraus Resultiert ist Logisch, desto kürzer das Kabel desto Geringer der Widerstand, da wir uns die Länge des Kabels nicht aussuchen können, da wir bis zu den Endstufen müssen gehen wir mal von 5M länge aus, diese Länge Kompensieren wir mit dem Querschnitt sprich der Dicke des Kabels.
Den benötigten Querschnitt können wir uns relativ einfach ausrechnen, dafür müssen wir erst mal ein paar Daten ermitteln.
Zum einen welches Material soll unser Kabel haben, am besten ist natürlich 99.9% OFC sprich reines Kupfer aus Kostengründen wird aber oft CCA genutzt was mit Kupferbedampftes Aluminium ist und einen höheren Speziefischen Widerstand hat als reines Kupfer, daher müssen CCA Kabel nochmal dicker dimensioniert sein als Kupfer. Wir rechnen mal mit Kupfer was ich euch auch empfehlen würde. Kupfer hat einen Spezifischen Widerstand von 0.0178.
Zudem müssen wir wissen wie viel Strom über die Leitung gehen muss, dafür schauen wir uns die Leistungsdaten der Endstufe an, einige Hersteller geben den maximal Strom in A an, haben wir diese Info nicht ist das Kein Problem, dann müssen wir wissen wie viel Leistung die Endstufe RMS macht und wie hoch der Wirkungsgrad der Endstufe ist.
Wir gehen in der Beispielrechnung mal von 1000wRMS und einem Wirkungsgrad von 0.7 aus.
Die Leistung rechnen wir jetzt in A um, dafür rechnen wir die 1000w durch unsere 12V Bordspannung und erhalten 83.3A, da wir nun den Wirkungsgrad noch hinzurechnen müssen, da jede Endstufe immer weniger Energie abgibt als sie aufnimmt rechnen wir die 83.3A/0.7 und erhalten 119A, das ist die Stromaufnahme wenn die Endstufe konstant 1000w leisten würde, das ist in der Praxis natürlich nicht der Fall aber damit rechnen wir um genug Reserve zu haben.
Jetzt wissen wir also unsere Stromaufnahme, die Rechnung geht jetzt wie folgt.
Stromstärke * Spezifischem Widerstand * Länge des Kabels / gewünschter Spannungsabfall.
Im KFZ sagt man ist ein Spannungsabfall von unter 0.5v okay und damit rechnen wir sprich.
119A*0.0178*5M/0.5=21.18mm² <—
Das ist jetzt unser Kabelquerschnitt, da es natürlich kein 21mm² Kabel gibt geht man immer auf das nächst größere, in unserem Fall wäre 25mm² die Wahl.
Das war auch schon alles was ihr zur Querschnitts berechnung wissen müsst was die Versorgungskabel angeht, bei Lautsprecherkabeln ist das noch mal etwas anders, das schauen wir uns aber in einem anderen Beitrag an.
Zusammengefasst ist bei Kabeln der Querschnitt und das Material am entschiedensten, natürlich gibt es noch weitere Unterschiede und Merkmale wie z.B. die Anzahl der einzelnen Litzen, das Material/Stärke der Isolierung etc. jedoch ist das für die Funktion nicht entscheidend.
Schauen wir uns jetzt ein mal Sicherungen an.
Sicherungen gibt es in verschiedensten Formen Farben und Typen.
Am häufigsten genutzt für Versorgungskabel sind ANL/miniANL oder Glassicherungen, grundlegend ist die Funktion aller Schmelzsicherungstypen gleich, nur die Form/Beschaffenheit ändert sich.
Hier ein mal veranschaulicht.
Die Funktion dahinter noch mal im Detail, genau wie das Kabel hat auch die Sicherung einen Widerstand und genau wie das Kabel erwärmt sich die Sicherung bzw. der Schmelzdraht. Wird eine gewisse Stromstärke überschritten brennt der Schmelzdraht durch und trennt die Verbindung.
Die Stärke der Sicherung ist immer auf der Sicherung selber angegeben in (A) z.B. kann eine Sicherung die die Aufschrift 100A Trägt 100A übertragen ohne zu schmelzen. Da es ein “Mechanisches” Prinzip ist auch kurzzeitig etwas mehr jedoch bei dauerlast über 100A oder zu hoher Spitzenlast brennt sie durch.
Wie wähle ich die richtige Sicherung?
Die Wahl der richtigen Sicherung ist recht einfach jedoch sehr entscheidend. Denn die Sicherung muss zu dem Kabel passen, habe ich ein Kabel was 200A übertragen kann aber nur eine 100A Sicherung ist natürlich die Sicherung die Schwachstelle jedoch ohne dramatische Folgen, schlimmer ist es in die andere Richtung und leider sehe ich das immer wider.
Wenn ich ein Kabel habe was maximal 100A übertragen kann aber eine Sicherung die erst bei 200A auslöst habe ich keinen Überlastungsschutz und es kann zum Kabelbrand kommen.
Leider sehe ich das immer wider und ich kann euch auch erklären warum.
“Anfänger” kaufen sich beim Schrotthändler des Vertrauens ein viel zu Dünnes CCA Kabel im Kit, meistens ist bei diesen Sets die Sicherung auf das Kabel abgestimmt und damit recht “schwach” als Beispiel mal 40A, jetzt bauen sich die Leute ein Subwoofer ein der mehr als 40A zieht und was dann passiert ist klar, die Sicherung brennt durch!
Leider ist ohne Hintergrund wissen die Logische Konsequenz eine stärkere Sicherung zu verbauen. Leider passt das auch, da die Aufnahmen bei einer 40A Sicherung gleich sind wie bei einer 200A. Für den ersten Moment funktioniert das ganze auch ein Dünnes Kabel was für 40A ausgelegt ist und eine 100A Sicherung z.B. da ist klar dass die Sicherung nicht auslöst. Jetzt wird aber das Kabel zum schwächsten Glied und nicht die Sicherung und da liegt die Gefahr, das Kabel wird warm und im schlimmsten Fall kommt es zum Kabelbrand.
Achtet daher auf jeden Fall darauf, dass die Sicherung zu eurem Kabel passt. Für unser Beispiel von 119A und einem 25mm² Kabel wäre 120A die Ideale Sicherung sollte es trotzdem zu Leistungspitzen dazu kommen dass die Sicherung auslöst kann man es mit einer 140A Sicherung versuchen, das würde ich noch als unkritisch einstufen jedoch sollte es im Rahmen bleiben, ich sage mal Grob 10-20% mehr als das Kabel kann ist Okay, da wir mit dem Spannungsabfall gerechnet haben und nicht mit dem Maximalstrom.
Hier findet ihr das ganze Thema noch mal in Videoform Viel Spaß!