Glaskugelwissen benötigt: Welche Leistung können die Widerstände ab?

[Thomas_v2.1]

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Ich würde mir mit den Abmessungen mal ein paar Datenblätter von existierenden Bremswiderständen ansehen, z.B. diese hier: https://www.schuetze24.com/leistungsschuetze/zubehoer/lastwiderstaende

Wenn ich bei deinen Widerständen ca. 150 mm Höhe annehme, dann besitzen dort Widerstände mit ähnlichen Abmessungen 133 Watt bei 100% ED, ohne Abdeckung +10% also 150 Watt. Allerdings steht da nicht die Temperatur die der Widerstand dann erreicht, dann hätte man einen Schätzwert für den thermischen Widerstand für eine solche Spule, waagerecht liegend mit natürlicher Konvektion. Ich habe für die Anordnung keine Werte gefunden. Wo ich früher gearbeitet habe, haben wir auch als Sonderanfertigung Widerstandsspulen gewickelt, da weiß ich zumindest, dass wir einige Werte im eigenen Versuch ermittelt haben.

 

[s_kraut]

In Verbindung mit einem Eimer Wasser kannst du die Belastungsgrenze temporär erhöhen .

Schwallartig gießen, dabei Sicherheitsabstand einhalten, darauf achten dass kein geschlossener Strahl entsteht. Gute Schuhe tragen.

 

[Thomas_v2.1]

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Wo ich früher in der Instandsetzung von elektrischen Maschinen gearbeitet habe, hatten wir diverse Wasserwiderstände zum Testen. An einer kleinen Variante haben wir beispielsweise Schweißtrafos getestet. Da stand im Keller ein Wasserbecken, in das sich ferngesteuert über einen Motor Metallplatten absenken ließen. Zum Testen von Generatoren hatten wir ein 500 Liter Faß aus Polyamid. Das wurde mit Wasser gefüllt. Dann gab es eine Konstruktion mit drei dicken Metallplatten die an den Gabelstapler gehängt wurde. Dann wurde der Stapler und der Salzgehalt des Wassers dem gewünschten Lastzustand angepasst. Wir hatten Generatoren bis max. 500 kW, da lässt sich natürlich nicht ganz so lange Vollast simulieren. Und beim Herausziehen der Platten aus dem kochenden Wasser gab es schöne Funkenspiele.

 

[winnman]

So ähnlich wie Thomas würde ich das auch machen.

Kunststoffbehälter, 2 ordentliche Bleche rein, bisschen Salz, Wasserschlauch zum Nachfüllen was verdunstet.
Das ganze im Freien wegen Knallgas.

Da sollte sich auch dein 500kW Gerät ordentlich testen lassen.

 

[knarf]

Da wirst Du wohl auch die Kabel Deines Experimentalaufbaus mit kühlen müssen, damit die die 500 A aushalten.
Wie schnell werden eigentlich 10 Liter Wasser von 600 kW Heizleistung verdampft oder elektrolysiert?

Harald

Hallo Harald,
ich komme auf 5,57 s.

Q= m*c*deltaT
Q= 10 kg * 4,18 kJ/kg*K * 80K Erwärmung von 20°C Wasser um 80°C auf 100°C
Q= 3344 kJ = 3344 kWs

P=600 kW

600 kW * x = 3344 kWs

x= 3344 kWs / 600 kW


x= 5,57 s


Gruß Frank

 

[JoopB]

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Hallo Harald,
ich komme auf 5,57 s.

Das stimt nicht gans, In dieser Zeit wird das Wasser von 20 auf 100 Grad C erhitzt.
Fur die verdampfung is nochmals 2256 kj /kg benotigt.

Das gesamt leistung om 10 liter zu verdampfen ist 22560 + 3344 kWs - 25904 kWs.

28904/600 = 43,173 sec

Gruss Joop

 

[knarf]

Hallo JoopB,
stimmt da hast Du recht.

Gruß Frank

 

[Plan_B]

Au ha, 1200 V DC im WasserEimer?

Wie schnell werden eigentlich 10 Liter Wasser von 600 kW Heizleistung verdampft

43,173 sec

Ich möchte hier eine weiter These dazustellen:
Die Widerstände sind vor dem Wasser verdampft. Ergo stimmt @JoopB seine Rechnung nicht (für diesen speziellen Fall).
Warum?
Ab einer gewissen verdampften Menge haben wir nur noch eine Teilbedeckung.
So.

 

[Heinileini]

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Ich möchte hier eine weiter These dazustellen:
Die Widerstände sind vor dem Wasser verdampft.

Also unbedingt zum Schutz der Widerstände die dünnen Käbelchen beibehalten, damit die ggfs noch vorherer verdampfen!

Es fehlt bei den Betrachtungen übrigens noch die Abhängigkeit des SiedePunktes vom Luftdruck. Nur Thomas_v2.1 hat bisher dieses Thema indirekt angekratzt.

Da stand im Keller ein Wasserbecken, ...

Warum im Keller, trotz der KnallGasEntwicklung? Na klar doch, je tiefer gelegen, desto höher der Luftdruck und damit der SiedePunkt!

 

[knarf]

Das stimt nicht gans, In dieser Zeit wird das Wasser von 20 auf 100 Grad C erhitzt.
Fur die verdampfung is nochmals 2256 kj /kg benotigt.

Das gesamt leistung om 10 liter zu verdampfen ist 22560 + 3344 kWs - 25904 kWs.

28904/600 = 43,173 sec

Gruss Joop

Hallo JoopB,
um Haralds Idee an die Grenze zu bringen, komme ich nach weiteren 122s und idealen Bedingungen(keine Verluste) und bei konstantem Druck von 1 bar absolut auf Heißdampf mit 2000 grd Celsius. Dann ist das Mollier-Diagramm am Ende.

Gruß Frank

 

[Onkel Dagobert]

Wo ich früher in der Instandsetzung von elektrischen Maschinen gearbeitet habe, hatten wir diverse Wasserwiderstände zum Testen. An einer kleinen Variante haben wir beispielsweise Schweißtrafos getestet. Da stand im Keller ein Wasserbecken, in das sich ferngesteuert über einen Motor Metallplatten absenken ließen. Zum Testen von Generatoren hatten wir ein 500 Liter Faß aus Polyamid. Das wurde mit Wasser gefüllt. Dann gab es eine Konstruktion mit drei dicken Metallplatten die an den Gabelstapler gehängt wurde. Dann wurde der Stapler und der Salzgehalt des Wassers dem gewünschten Lastzustand angepasst. Wir hatten Generatoren bis max. 500 kW, da lässt sich natürlich nicht ganz so lange Vollast simulieren. Und beim Herausziehen der Platten aus dem kochenden Wasser gab es schöne Funkenspiele.

So eine Konstruktion kenne von Kirmes-Karussellen von "damals". Aus meinen Kinderwagen heraus erkannte ich durch einen Spalt im Unterbau vom Karussell ein Wasserfass, in das über einen Seilzug beim Anfahren parallele Platten eintauchten, ähnlich eines Drehkondensators. Natürlich war mir schon damals klar, dass man damit den Strom beim Beschleunigen begrenzte. Eine Karussellfahrt kostete übrigens zwanzig Ost-Pfennige.

, ok, ich konnte schon laufen.

 

[Thomas_v2.1]

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So eine Konstruktion kenne von Kirmes-Karussellen von "damals". Aus meinen Kinderwagen heraus erkannte ich durch einen Spalt im Unterbau vom Karussell ein Wasserfass, in das über einen Seilzug beim Anfahren parallele Platten eintauchten, ähnlich eines Drehkondensators. Natürlich war mir schon damals klar, dass man damit den Strom beim Beschleunigen begrenzte. Eine Karussellfahrt kostete übrigens zwanzig Ost-Pfennige.

Mein damaliger Chef der sich die ganzen Konstruktionen ausgedacht hat, ist aus der damaligen DDR geflohen. Da hat er wohl sowas mitgenommen. Eine richtige Lastbank mit Widerständen und Lüfter ist natürlich viel komfortabler, aber kostet gleich ein Vielfaches. Wenn du nur für ein paar Minuten mal ein paar hundert kW verheizen willst, dann ist das mit dem Wasserbad eine wirklich kostengünstige Lösung. Darf mittlerweile aber wohl niemand mehr sehen, wenn da jemand drei offene Metallplatten an 400V am Stapler hängend unter Funkenflug in ein Wasserbecken eintauchen lässt. In der Ausbildung war das natürlich ganz großes Kino.

 

[s_kraut]

Ich möchte hier eine weiter These dazustellen:
Die Widerstände sind vor dem Wasser verdampft. Ergo stimmt @JoopB seine Rechnung nicht (für diesen speziellen Fall).
Warum?
Ab einer gewissen verdampften Menge haben wir nur noch eine Teilbedeckung.
So.

Dazu kommt noch was:
Wenn der Widerstand Wasser verdampft, dann befindet sich der Widerstand an der Stelle nicht mehr im Wasser, sondern im Dampf.
Der Dampf wird die Hitze wesentlich schlechter abtransportieren.
Die Temperatur liegt nicht mehr bei <100°C sondern deutlich darüber.
Je nach Einbaulage wird nur noch das untere Eck des Widerstands im Wasser liegen, der Rest in einer Dampf-Säule.

 

[Thomas_v2.1]

Dann kommt noch was dazu:
Wenn der Widerstand nicht mehr im Wasser liegt, wird er womöglich rot glühend und gibt seine Wärme nicht nur durch Konvektion sondern auch in größerem Ausmaß durch Strahlungswärme ab.

 

[s_kraut]

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Dann kommt nochwas dazu:
Wenn der Widerstand ordentlich glüht, oxidiert seine Oberfläche (brennt und verdampft selbst).
Dadurch wird er kleiner, dünner - kennen wir alle von der guten alten Glühbirne.

 

[Heinileini]

Dadurch wird er kleiner, dünner - kennen wir alle von der guten alten Glühbirne.

Dadurch wird der Widerstand kleiner?
Das "Bauteil" Widerstand wird schwerer und in den Abmessungen grösser durch die Oxidation.
Der WiderstandsDraht wird dünner durch das Verdampfen und damit das Bauteil leichter und "kleiner".
Der WiderstandsWert wird durch den schlechteren Leitwert des Oxids und den abnehmenden Querschnitt des Drahtes grösser.
Die dünnste Stelle hat den grössten WiderstandsWert. Dadurch erhöht sich die Temperatur hier am stärksten (grösserer SpannungsAbfall bei gleich grossem Strom und P = U * I. Wirkung wie von SchmelzSicherung bekannt).

 

[s_kraut]

Dadurch wird der Widerstand kleiner?
Das "Bauteil" Widerstand wird schwerer und in den Abmessungen grösser durch die Oxidation.
Der WiderstandsDraht wird dünner durch das Verdampfen und damit das Bauteil leichter und "kleiner".
Der WiderstandsWert wird durch den schlechteren Leitwert des Oxids und den abnehmenden Querschnitt des Drahtes grösser.
Die dünnste Stelle hat den grössten WiderstandsWert. Dadurch erhöht sich die Temperatur hier am stärksten (grösserer SpannungsAbfall bei gleich grossem Strom und P = U * I. Wirkung wie von SchmelzSicherung bekannt).

Ich seh schon, Zeit für Praxistests

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[Heinileini]

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Ich seh schon, Zeit für Praxistests

Gut mampf!

 

[rostiger Nagel]

Eine Karussellfahrt kostete übrigens zwanzig Ost-Pfennige.

, ok, ich konnte schon laufen.

Aber für den kleinen Onkel Dagobert waren 20 Ost-Pfennig
ein Wucher, die hat er lieber in den Safe gelegt.

 

[rostiger Nagel]

So eine Konstruktion kenne von Kirmes-Karussellen von "damals". Aus meinen Kinderwagen heraus erkannte ich durch einen Spalt im Unterbau vom Karussell ein Wasserfass, in das über einen Seilzug beim Anfahren parallele Platten eintauchten, ähnlich eines Drehkondensators. Natürlich war mir schon damals klar, dass man damit den Strom beim Beschleunigen begrenzte. Eine Karussellfahrt kostete übrigens zwanzig Ost-Pfennige.

, ok, ich konnte schon laufen.

Ich seh schon, Zeit für Praxistests

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Und da sieht man das der Karussell-Betreiber nicht auf Zack
war, anstatt Wasser zu verdampfen, besser Würstchen grillen.
Karussell fahren macht hungrig und Würstchenstände werden
auf einer Kirmes immer benötigt.