Kabelquerschnitt berechnen

Unser Kunde benötigte ein Kabelsystem, um mehrere elektrische Teilsysteme zu verbinden. Sein Lieferant hatte ihm aufgrund der Spezifikation ein Angebot unterbreitet. Um sicher zu sein, das optimale Angebot auszuwählen, entschied sich unser Kunde, den Kabelquerschnitt berechnen zu lassen. Mit Comsol Multiphysics. Unter realen Einbaubedingungen.

Der Standardansatz zum Reduzieren von Kosten bei Kabeln lautet, den Durchmesser und damit die Kupfermasse zu reduzieren. Technisch geht das jedoch nur, wenn:

  • Die Maximaltemperatur erhöht wird
  • Die Sicherheitsfaktoren reduziert werden
  • Die Kühlung von außen verbessert wird
  • Durch Überlegungen zur maximalen Dauer der Strombelastung nachgewiesen wird, dass der Temperaturpeak nicht erreicht wird.

Die Norm “IEC 60287-3 Auslegung von Kabeln“ macht hierzu nur sehr ungenaue Angaben.

Unser Kunde beauftragte uns, Simulationen des Lastgangs und der Wärmeübertragung aufgrund der realen Einbausituationen durchzuführen um so den erforderlichen Kabelquerschnitt berechnen zu können. Es galt dennoch, die Vorgaben der IEC 60287-3 zuverlässig einzuhalten.

Wir implementierten sämtliche Eigenschaften und Randbedingungen in COMSOL Multiphysics, koppelten die Strom-Zeitreihe an das Partielle Differentialgleichungssystem und rechneten die Fälle durch.

Als Ergebnis konnten wir unter diesen besonderen Bedingungen den erforderlichen Kabelquerschnitt gegenüber der IEC 60287-3 um fast 20% senken. Anders formuliert: Es gelang uns, die Kosten für den Kunden um fast 20% zu senken – auf das Gesamtprojekt gerechnet mehrere Millionen Euro.

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