- sön 30 sep 2012, 19:08
#686094
Här är ett försök att förklara varför ledningsdimensionering är viktigt för ljusutbytet på en glödlampa för t.ex. extraljus.
Ljusutbyte
En glödlampas ljusflöde är starkt beroende på spänningen. Endast ett spänningsfall på 15% orsakar en försämring av ljusflödet med drygt 40%. Motsatt gäller att en ökning av spänningen med 10% över nominell spänning ökar ljusflödet med nästan 40%. Strömändringen genom lampan är inte linjär med spänningsändringen pga att resistansen ändras med glödtrådens temperatur.
Detta diagram visar relationen mellan ström, spänning, ljusflöde och livslängd för en glödlampa:
(Klicka för större bild)
För att erhålla så bra ljus som möjligt gäller det alltså att så mycket spänning som möjligt når lampan. Eftersom bilens elsystem håller en viss spänning så gäller det att eliminera spänningsfall så långt det är möjligt. I korta drag går det ut på att så grova och korta ledningar som möjligt används (inom rimliga gränser) med så få kopplingspunkter som möjligt.
För en billampa typ H1 12V/55W gäller enligt ECE-reglementet att den ska avge ett ljusflöde på 1550 lumen vid testspänning 13,2V. Om lampan erhåller 12V istället för 13,2V är ljusflödet enligt ECE-reglementet 1150 lumen. Detta stöds även av diagrammet där lampan ska avge ca 1,35 ggr mer ljusflöde vid testspänningen 13,2V som är 10 % mer än nominella 12V.
ECE-reglementet för fordonslampor:
(Klicka för större bild)
http://www.unece.org/fileadmin/DAM/tran ... 037r7e.pdf
Osrams specifikation för H1 12/55W:
Ledningsdimensionering
En installation av t.ex. extraljus kräver att man tänker på att eliminera spänningsfall. Samtidigt ska man inte överdimensionera på ett orimligt vis. Sist men inte minst ska man tänka på att avsäkra sin installation med lämpligt vald säkring. Det kan bli våldsamma effektutvecklingar (värme) i ledning som utsätts för hög ström under kortslutning med brandrisk som följd. Även om man inte tror att det ska bli kortslutning kan man t.ex. råka köra på ett rådjur där ett extraljus gör sönder och kortslutning uppstår. Ljusrelät kan då svetsa fast pga den höga strömmen och ljuset går då inte att stänga av. Det blir i värsta fall till att snabbt lossa en batterikabel och under tiden pågår en rätt häftig värmeutveckling i kablaget.
Hur dimensionerar man ledningarna och vilken säkring ska man välja?
Jag brukar använda denna lathund:
(Klicka för större bild)
Det finns även flera nomogram som bygger på samma princip med att man utgår från ett visst spänningsfall och ström och då erhålls den maximala ledningslängden, och tvärt om.
Nomogram
(Klicka för större bild)
Ledningar blir varma av att strömmen och resistansen orsakar effektutveckling. Resistansen ökar med ökande temperatur vilket i sin tur innebär ännu större effektutveckling. Därav den max. tillåtna strömmen i lathunden. De orange kolumnerna visar effektförlust och spänningsfall vid max. ström både vid 20°C och vid 50 °C (varmt motorrum). De gröna kolumnerna i lathunden är de som i praktiken kan följas m.a.p. både kortslutningsskydd och spänningsfall. Då är man på säkra sidan.
Resistansen för en kopparledning vid 20 °C är R = 0,017 * längden [m] / arean [mm2]. Den ökar med ökande temperatur.
Spänningen [V] = Resistans [Ohm] * Ström [A]
Effekt [W] = Spänning [V] * Ström [A]
Förutom ledningarnas resistans måste man ta hänsyn till resistansen hos t.ex. reläkontakt, säkring och anslutningspunkter (kabelskor).
Säkringsdata
(Klicka för större bild)
Relädata
Kontaktmaterial AgSnO2
Kontaktresistans 30mΩ
http://www.tme.eu/se/details/frc6bc-1-d ... strial-co/
Några resistansvärden:
Vanlig kabelsko/anslutningspunkt = ca 0,002 Ohm
Reläkontakt = 0,03 Ohm
Säkring (beror på storleken) på 10A = 0,0109 Ohm (i uppvärmt tillstånd) och 15A = 0,0068 Ohm (i uppvärmt tillstånd)
Installation
Nedan följer två exempel på denna installation:
Två extraljus med 12V/55W lampor ska installeras. För att erhålla fullt ljusflöde ska spänningen vid lamporna vara 13,2V. Då drar lamporna 4,83A vardera och tillsammans 9,66A. De ledningar, relä, säkring samt anslutningspunkter som finns i kretsen orsakar ett spänningsfall som beror på resistansen och strömmen.
Installationsexempel 1:
En mycket vanlig installation der ut så här:
En 2,5 mm2 ledning på 1 m dras från batteriet till ett relä. På denna ledning finns en säkring på endats 10A. Från relät går en 1,5 mm2 ledning på 2 m till vardera extraljusen. En 1,5 mm2 jordledning på 2 m från varje extraljus går till chassie.
Kretsresistansen blir:
1 st reläkontakt = 0,03 Ohm
1 st säkring 10A = 0,109 Ohm
1 m ledning 2,5 mm2 = 0,0068 Ohm
4 m ledning 1,5 mm2 = 0,045 Ohm
4 st anslutningspunkter t.o.m. relä (batteri - säkring in - säkring ut - relä in) = 0,002x4 = 0,008 Ohm
4 st anslutningspunkter per lampa (relä ut - lampa in - lampa ut - jord) = 0,002x4 = 0,008 Ohm
Total resistans blir t.o.m. relä = 0,154 Ohm och strömmen är 9,66A vilket blir 1,49V spänningsfall.
Total resistans för ledningarna per lampa = 0,053 Ohm och strömmen är 4,83A vilket blir 0,26V spänningsfall.
Totalt spänningsfall blir då 1,75V. Lamporna ska ha 13,2V vilket innebär att generatorn måste ladda ca 15V för att erhålla fullt ljusflöde i extraljusen. Detta är på de flesta bilar inte möjligt eller på gränsen utan några marginaler. I många fall när bilen blir äldre, ökar resistansen i ledningar och relä, och då blir ljusutbytet sämre än det nominella. För att erhålla marginal kan man använda ett separat relä och säkring för varje lampa även om det inte tycks behövas när märkströmmen betraktas. Många relä är stämplade 30A men kontaktresistansen kan vara i storleksordningen flera tio-tals millohm för det. Likaså har säkringar en viss resistans och man kan med fördel använda en säkring för varje relä.
Installationsexempel 2:
Om man istället gör så här blir det markant bättre:
En 2,5 mm2 ledning på 1 m dras från batteriet till ett varsitt relä. På denna ledning finns en säkring på 15A vardera.
Från varje relät går en 2,5 mm2 ledning på 2 m till extraljuset. En 2,5 mm2 jordledning på 2 m från varje extraljus går till chassie.
Kretsresistansen blir:
1 st reläkontakt = 0,03 Ohm
1 st säkring 15A = 0,068 Ohm
1 m ledning 2,5 mm2 = 0,0068 Ohm
4 m ledning 2,5 mm2 = 0,0272 Ohm
4 st anslutningspunkter t.o.m. relä (batteri - säkring in - säkring ut - relä in) = 0,002x4 = 0,008 Ohm
4 st anslutningspunkter per lampa (relä ut - lampa in - lampa ut - jord) = 0,002x4 = 0,008 Ohm
Total resistans blir t.o.m. relä = 0,113 Ohm och strömmen är 4,83A vilket blir 0,55V spänningsfall.
Total resistans för ledningarna per lampa = 0,0352 Ohm och strömmen är 4,83A vilket blir 0,17V spänningsfall.
Totalt spänningsfall blir då 0,71V. Lamporna ska ha 13,2V vilket innebär att generatorn måste ladda drygt 13,9V för att erhålla fullt ljusflöde i extraljusen. Detta är inget problem på de flesta bilar. Oftast laddar generatorn mer och då erhålls ett ljusflöde på mer än det nominella (på bekostnad av lampornas livslängd)
Ovanstående var bara ett exempel för att belysa hur viktigt det är att installera och dimensionera rätt.
Ändringshistorik
Ljusutbyte
En glödlampas ljusflöde är starkt beroende på spänningen. Endast ett spänningsfall på 15% orsakar en försämring av ljusflödet med drygt 40%. Motsatt gäller att en ökning av spänningen med 10% över nominell spänning ökar ljusflödet med nästan 40%. Strömändringen genom lampan är inte linjär med spänningsändringen pga att resistansen ändras med glödtrådens temperatur.
Detta diagram visar relationen mellan ström, spänning, ljusflöde och livslängd för en glödlampa:
(Klicka för större bild)
För att erhålla så bra ljus som möjligt gäller det alltså att så mycket spänning som möjligt når lampan. Eftersom bilens elsystem håller en viss spänning så gäller det att eliminera spänningsfall så långt det är möjligt. I korta drag går det ut på att så grova och korta ledningar som möjligt används (inom rimliga gränser) med så få kopplingspunkter som möjligt.
För en billampa typ H1 12V/55W gäller enligt ECE-reglementet att den ska avge ett ljusflöde på 1550 lumen vid testspänning 13,2V. Om lampan erhåller 12V istället för 13,2V är ljusflödet enligt ECE-reglementet 1150 lumen. Detta stöds även av diagrammet där lampan ska avge ca 1,35 ggr mer ljusflöde vid testspänningen 13,2V som är 10 % mer än nominella 12V.
ECE-reglementet för fordonslampor:
(Klicka för större bild)
http://www.unece.org/fileadmin/DAM/tran ... 037r7e.pdf
Osrams specifikation för H1 12/55W:
Osram skrev:Osram Lamp Order reference: 64150NBPOsrams lampa (Night Breaker Plus) ger 55W @ 12V vilket blir 4,6A. Strömmen vid 13,2V ökar enligt diagrammet med ca 5% vilket blir 4,83A @ 13,2V där lampan avger sitt ljusflöde på 1550 lumen. Effekten blir ca 64W och ligger under ECE-reglementets gräns på max. 68W.
Certifikat och Standarder: ECE kategori H1
H1 Sockel P14.5s
Max. effekt: 68 W
Nominell märkspänning: 12 V
Nominell watttal: 55 W
Testspänning i volt: 13.2 V
Livslängd B3: 150 h
Livslängd Tc i timmar: 300 h
Färgtemperatur: 3500 K
Ljusflöde: 1550 lm
Ledningsdimensionering
En installation av t.ex. extraljus kräver att man tänker på att eliminera spänningsfall. Samtidigt ska man inte överdimensionera på ett orimligt vis. Sist men inte minst ska man tänka på att avsäkra sin installation med lämpligt vald säkring. Det kan bli våldsamma effektutvecklingar (värme) i ledning som utsätts för hög ström under kortslutning med brandrisk som följd. Även om man inte tror att det ska bli kortslutning kan man t.ex. råka köra på ett rådjur där ett extraljus gör sönder och kortslutning uppstår. Ljusrelät kan då svetsa fast pga den höga strömmen och ljuset går då inte att stänga av. Det blir i värsta fall till att snabbt lossa en batterikabel och under tiden pågår en rätt häftig värmeutveckling i kablaget.
Hur dimensionerar man ledningarna och vilken säkring ska man välja?
Jag brukar använda denna lathund:
(Klicka för större bild)
Det finns även flera nomogram som bygger på samma princip med att man utgår från ett visst spänningsfall och ström och då erhålls den maximala ledningslängden, och tvärt om.
Nomogram
(Klicka för större bild)
Ledningar blir varma av att strömmen och resistansen orsakar effektutveckling. Resistansen ökar med ökande temperatur vilket i sin tur innebär ännu större effektutveckling. Därav den max. tillåtna strömmen i lathunden. De orange kolumnerna visar effektförlust och spänningsfall vid max. ström både vid 20°C och vid 50 °C (varmt motorrum). De gröna kolumnerna i lathunden är de som i praktiken kan följas m.a.p. både kortslutningsskydd och spänningsfall. Då är man på säkra sidan.
Resistansen för en kopparledning vid 20 °C är R = 0,017 * längden [m] / arean [mm2]. Den ökar med ökande temperatur.
Spänningen [V] = Resistans [Ohm] * Ström [A]
Effekt [W] = Spänning [V] * Ström [A]
Förutom ledningarnas resistans måste man ta hänsyn till resistansen hos t.ex. reläkontakt, säkring och anslutningspunkter (kabelskor).
Säkringsdata
(Klicka för större bild)
Relädata
Kontaktmaterial AgSnO2
Kontaktresistans 30mΩ
http://www.tme.eu/se/details/frc6bc-1-d ... strial-co/
Några resistansvärden:
Vanlig kabelsko/anslutningspunkt = ca 0,002 Ohm
Reläkontakt = 0,03 Ohm
Säkring (beror på storleken) på 10A = 0,0109 Ohm (i uppvärmt tillstånd) och 15A = 0,0068 Ohm (i uppvärmt tillstånd)
Installation
Nedan följer två exempel på denna installation:
Två extraljus med 12V/55W lampor ska installeras. För att erhålla fullt ljusflöde ska spänningen vid lamporna vara 13,2V. Då drar lamporna 4,83A vardera och tillsammans 9,66A. De ledningar, relä, säkring samt anslutningspunkter som finns i kretsen orsakar ett spänningsfall som beror på resistansen och strömmen.
Installationsexempel 1:
En mycket vanlig installation der ut så här:
En 2,5 mm2 ledning på 1 m dras från batteriet till ett relä. På denna ledning finns en säkring på endats 10A. Från relät går en 1,5 mm2 ledning på 2 m till vardera extraljusen. En 1,5 mm2 jordledning på 2 m från varje extraljus går till chassie.
Kretsresistansen blir:
1 st reläkontakt = 0,03 Ohm
1 st säkring 10A = 0,109 Ohm
1 m ledning 2,5 mm2 = 0,0068 Ohm
4 m ledning 1,5 mm2 = 0,045 Ohm
4 st anslutningspunkter t.o.m. relä (batteri - säkring in - säkring ut - relä in) = 0,002x4 = 0,008 Ohm
4 st anslutningspunkter per lampa (relä ut - lampa in - lampa ut - jord) = 0,002x4 = 0,008 Ohm
Total resistans blir t.o.m. relä = 0,154 Ohm och strömmen är 9,66A vilket blir 1,49V spänningsfall.
Total resistans för ledningarna per lampa = 0,053 Ohm och strömmen är 4,83A vilket blir 0,26V spänningsfall.
Totalt spänningsfall blir då 1,75V. Lamporna ska ha 13,2V vilket innebär att generatorn måste ladda ca 15V för att erhålla fullt ljusflöde i extraljusen. Detta är på de flesta bilar inte möjligt eller på gränsen utan några marginaler. I många fall när bilen blir äldre, ökar resistansen i ledningar och relä, och då blir ljusutbytet sämre än det nominella. För att erhålla marginal kan man använda ett separat relä och säkring för varje lampa även om det inte tycks behövas när märkströmmen betraktas. Många relä är stämplade 30A men kontaktresistansen kan vara i storleksordningen flera tio-tals millohm för det. Likaså har säkringar en viss resistans och man kan med fördel använda en säkring för varje relä.
Installationsexempel 2:
Om man istället gör så här blir det markant bättre:
En 2,5 mm2 ledning på 1 m dras från batteriet till ett varsitt relä. På denna ledning finns en säkring på 15A vardera.
Från varje relät går en 2,5 mm2 ledning på 2 m till extraljuset. En 2,5 mm2 jordledning på 2 m från varje extraljus går till chassie.
Kretsresistansen blir:
1 st reläkontakt = 0,03 Ohm
1 st säkring 15A = 0,068 Ohm
1 m ledning 2,5 mm2 = 0,0068 Ohm
4 m ledning 2,5 mm2 = 0,0272 Ohm
4 st anslutningspunkter t.o.m. relä (batteri - säkring in - säkring ut - relä in) = 0,002x4 = 0,008 Ohm
4 st anslutningspunkter per lampa (relä ut - lampa in - lampa ut - jord) = 0,002x4 = 0,008 Ohm
Total resistans blir t.o.m. relä = 0,113 Ohm och strömmen är 4,83A vilket blir 0,55V spänningsfall.
Total resistans för ledningarna per lampa = 0,0352 Ohm och strömmen är 4,83A vilket blir 0,17V spänningsfall.
Totalt spänningsfall blir då 0,71V. Lamporna ska ha 13,2V vilket innebär att generatorn måste ladda drygt 13,9V för att erhålla fullt ljusflöde i extraljusen. Detta är inget problem på de flesta bilar. Oftast laddar generatorn mer och då erhålls ett ljusflöde på mer än det nominella (på bekostnad av lampornas livslängd)
Ovanstående var bara ett exempel för att belysa hur viktigt det är att installera och dimensionera rätt.
Ändringshistorik
Spoiler »
Senast redigerad av 1 Camel, redigerad totalt 0 gånger.
낙타 S90 T4P MY20 + XC40 T2 MA MY21 + Versys 1000 MY22
"What one learns one might forget. What one has understood one never forgets."
"What one learns one might forget. What one has understood one never forgets."
- By lennarte
- By Amarace