Dünner Kabelquerschnitt auf dicker Querschnitt Wärmeentwicklung

Haus & Garten Elektroinstallation
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Hallo, ich bin leider gehbehindert und habe mir ein Fahrrad mit Nabenmotor selber gebaut. (Antrieb nur mit handgas, keine Tretunterstützung möglich) Nun habe ich das Problem, dass die Kabel bei Vollast (bin 120 Kg) zu warm werden und schmelzen. Vom Motor kommen 3 Phasen (dickere Kabel) und 5 dünnere Kabel. Die dünneren sind wohl das Problem. Die Frage nun, was kann ich machen, was bringt was? (ausser abnehmen)

  1. die Länge der Kabel kürzen?
  2. Die dünnen Kabel durch dickere ersetzen? hilft das oder ist es kontraproduktiv, da der Wiederstand dadurch höher wird? und die ersten 10 cm aus dem Motor heraus kann ich nicht austauschen, diese 10 cm würden also dünn bleiben.
    Der Nabenmotor ist ein 20 Zoll Rad, 500w, 36 Volt. Die Batterie hat 36 Volt und 7.8 AH

Bin dankbar für Ideen und hilfreiche Tips

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Hallo,

Dafür sollte man schon einige Informationen haben, zumal es ein Selbstbauprojekt ist.
Was sind das für Kabel? Die dünnen scheinen ja nur irgendwelche Steuer- oder Signalleitungen zu sein. Die sollten auf keinen Fall heiß werden.
Andernfalls besteht die Möglichkeit eines Verdrahtungsfehlers.

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Nicht nur das eine.
Fährt das Teil schneller als 6 km/h, so hast du ein selbst gebautes Kraftfahrzeug, welches zugelassen und versichert werden muss, wenn es außerhalb deines eingefriedeten Grundstücks bewegt werden soll.
Verstöße dagegen stellen eine Straftat dar.

Technisch:
Die Leitungen müssen einen größeren Querschnitt haben, wenn sie (zu) heiß werden.
Größerer Querschnitt, weniger Widerstand, weniger Wärmeverluste auf der Leitung.

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Ist zwar richtig, aber ich glaube, dass der Anbieter des Kits schon die richtigen Querschnitte vorgesehen hat. Die 3 dickeren führen ja bereits den Motorstrom.
Deshalb mein Hinweis auf Verkabelungsfehler oder defekt.

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Schon mal danke fürs mitdenken. Also der Motor ist gekauft. Denke einfach, dass er nicht für das bewegen von 120 Kg einen Hügel hinauf gedacht ist. Die 5 dünneren Kabel sind wohl „hall sensoren“ was auch immer das ist. Die 3 dickeren sind für den Strom.
Also, grösserer Querschnitt eher sinnvoll… und das Problem dass die ersten 10 cm dünn bleiben?
Natürlich kann es auch sein, dass ich mich geirrt habe und die 3 Stromleitenden Kabel werden zu heiss, dann bliebe natürlich die selbe frage, ob ich die dicker auslegen kann.

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Der Widerstand wird aber kleiner,das ist für den Strom besser, es gibt weniger Verluste = unerwünschte Wärme.
Aber ich denke bei Dir liegt ein technischer Fehler vor.

mfG
duck313

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Hi!
Ein Hall-Sensor ist ein Magnetfeldsensor. Der wird bei manchen Motoren eingesetzt, um festzustellen, wann die Spulen innen drin umgepolt werden müssen. So ein Sensor braucht fast gar keinen Strom, daher sollten dessen Kabel auch nicht heiß werden.

Da du nicht weißt, was ein Hall-Sensor ist, wäre jetzt meine Frage, was das für ein Motor ist (Modell), und wie du das alles genau verkabelt hast.
Es klingt so, als hättest du einen Kurzschluss gebaut.
Hall-Sensoren benötigen schon Spannung. Wenn du das Versorgungskabel auf Masse gezogen hast, hast du einen Kurzschluss, der auch Kabelisolierungen schmelzen lassen kann.

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Nachtrag:

ich sehe grade, dass du nicht weißt, ob nicht doch die dicken Kabel das Problem sind.

So ein Kabel hat einen gewissen Widerstand pro Zentimeter. Dieser Widerstand zusammen mit dem fließenden Strom ergibt dann die Wärmeleistung, die auf diesem Zentimeter entsteht, und das Kabel erwärmt.

Du könntest jetzt die Kabel abschneiden, und dickere Kabel anschließen. Die dickeren haben weniger Widerstand, und werden daher nicht so warm. Es bleibt aber ja noch ein Stück der ursprünglichen Kabel in deinem Stromkreis. dieses wird weiterhin genauso warm. Beziehungsweise, es wird evtl. NOCH wärmer, weil das gesamte alte Kabel den Strom durch seinen Widerstand begrenzt hat, was nun nicht mehr so der Fall ist.

Falls du selbst Kabel eingesetzt hast, sollte deren Querschnitt mindestens so groß wie der der vorhandenen Kabel sein.

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Der Motor ist ein original Bafang Motor mit original verkabelung. Nur sind diese Kabel nun geschmolzen… da alle 8 Kabel zusammen in einem Kabelbaum waren und dieser eben zu warm wurde, ist die Isolierung der dünneren Kabel geschmolzen so dass sich die Litzen berührt haben und natürlich nichts mehr geht. Aber es scheint so, dass es also die 3 dickeren, stromführenden Kabel sind, welche zu warm werden, da werde ich mal ansetzen und schauen was ich machen kann. Ich werde auch einen Termometer an die Kabel legen, damit ich sehe, wann die Kabel zu heiss werden und ich eine Pause einlegen muss.

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Nochmal:

Was genau (Modell) hast du da verbaut? Damit können wir dir ggf. weiter helfen.
Stammt die Steuerelektronik auch von Bafang und / oder ist mit dem Motor kompatibel?

Denn wenn das alles von Bafang ist und so kompatibel sein sollte, dann dürfte das mit den Kabeln nicht passieren!

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ist alles original und aufeinander abgestimmt… wie gesagt, ist halt einfach nicht für so eine Belastung gedacht. Das ganze sähe natürlich anders aus, wenn ich eine tretunterstützung geben könnte, wenn der Motor lediglich meine Kraft verstärken müsste…
aber ich denke mit diesen inputs von euch kann ich bereits etwas anfangen und schaue was passiert…

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Moin,

Als Tipp dazu möchte dir das https://www.pedelecforum.de/forum/index.php empfohlen. Da findest du engagierte Selbstbauer, die dir vielleicht bei diesem Motor helfen können.

-Luno

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Das sehe ich anders!

Wenn das alles aufeinander abgestimmt ist, also auch die Betriebsweise mit dem Handgas dazu gehört, dann muss der Hersteller davon ausgehen, dass die mögliche Leistung des Motors durch den Fahrer auch abgerufen wird, auch über längere Zeit. Falls das System durch längere, hohe Leistungsforderung dann doch mal zu heiß wird, sollte das System sich selber drosseln ober abschalten.

Die Ströme, die da fließen, sind nicht ohne, die schmelzenden Isolierungen sind nur der Vorbote vom Kabelbrand. Und wenn die Kabel schon so heiß werden, wie ist das wohl im Motor drin?

Falls du keinen Fehler beim Montieren gemacht hast und der Hersteller das eigentlich alles vernünftig designt hat, wäre immernoch möglich, dass es einen Defekt in deinem System gibt.

Ich würde auch mal den Hersteller fragen, wie der das sieht.

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Moin,

Der Hersteller geht davon aus, dass ein Kunde sein Produkt bestimmungsgemäß einsetzt. Soweit ich das erkennen kann und aus der Erinnerung weiß, baut Bafang Motoren für typische Pedelecs, nicht für die S-Pedelecs. Die Angabe der 500 Watt Motorleistung deutet ganz stark darauf hin.

Ich gehe davon aus, dass das der Hersteller auch so getan hat, nur der Kunde @lowtinu benutzt das Produkt in einem Bereich, für den es nicht vorgesehen ist.

Denn darin liegt der Hase im Pfeffer:

Ein Pedelec ist nur dann eines, wenn der Motor zusätzlich zum Treten eine Unterstützung anbietet. Die Angaben der Hersteller zur Motorenleistung beziehen sich auf die maximale Leistung im Rahmen der Spezifikationen für ein Pedelec. Die Leistungsangaben sind allerdings nicht zu verwechseln mit de Angabe der Motorleistung wie im PKW, letztere sind so, dass die Motoren das auch aushalten können. Bei den Pedelecs passt das nicht.
Laut Bedienungsanleitung https://www.poison-bikes.de/images/Download/2021/Endverbraucherunterlage_DE.pdf schreibt Bafang typisch für seine Motoren:

Gilt nur für elektrisch angetriebene E-Bikes, die
für Pedelecs entwickelt oder lizensiert wurden.
Der Motor eignet sich für City-, Trekkingräder
und Road, die für Straßeneinsätze entwickelt
wurden. Der Motor ist nicht für Wettbewerbs-
zwecke geeignet.

Hier wird ein Motor somit völlig überlastet, denn das System an sich ist für Unterstützung konstruiert. Die Ermittlung der Nenndauerleistung ist allerdings abenteuerlich: Nennleistung / Nenndauerleistung | eBIKEplus

Viele Hersteller geben die Leistung ihres Pedelecs mit 250 Watt Nennleistung an. Die maximale Spitzenleistung eines Pedelec-Motors ist nach geltender Gesetzeslage tatsächlich jedoch unbegrenzt. Die für Pedelecs maßgebliche maximale Nenndauerleistung wird in Artikel 3 Nr. 35 der Europäischen Verordnung Nr. 168/2013 über die Genehmigung und Marktüberwachung für zweirädrige, dreirädrige und vierrädrige Fahrzeuge vom 15.01.2013, gültig ab 01.01.2016, geregelt.

Das Prüfverfahren für die Ermittlung einer Nenndauerleistung ist nach UN-ECE Regelung Nr 85 definiert und räumt dem Hersteller einen ziemlich großen Ermessensspielraum ein. Die Einzelheiten des Testszenarios wären zu umfangreich, um sie zu schildern – aber vereinfacht zusammengefasst kann man sagen, dass der Motor, der 250 Watt Nutzleistung von einer vom Hersteller empfohlenen Drehzahl an der Antriebswelle erbringt, während eines 30 minütigen Tests nur so viel Abwärme produzieren darf, dass die Motortemperatur nicht mehr als 20°C ansteigen darf – ausgehend von einer 4 stündigen Vortemperierung des Motors auf 25°C.

Der limitierende Faktor für die maximale Nenndauerleistung ist also primär die Wärmeentwicklung des Motors während dieses Tests. So ist es durch thermisch optimal gestaltete Motorgehäuse mit Kühlrippen möglich, dass es Pedelec-Antriebe mit einer vom Hersteller benannten maximalen Nenndauerleistung von 250 Watt gibt – deren tatsächlichen Arbeitsbereiche jedoch bei mehr als dem Doppelten der maximalen Nenndauerleistung liegen. Der zum Beispiel mit 250 Watt maximaler Nenndauerleistung offiziell eingestufte Bosch PERFORMANCE CX erreicht so eine deutlich höhere Maximalleistung von völlig legalen 600 Watt.

Das ist der einzige Punkt, der mich stutzig macht. Es hätte eigentlich nicht zur Schmelze kommen dürfen, wie du richtig sagst, aber wir kennen keine weiteren Einzelheiten.

-Luno

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Du hast recht, das ist abenteuerlich.

Allerdings, wenn man ein wenig umschaut, dann gibt es Steuermodule, die neben der Unterstützungsfunktion eben auch einen „Gasgriff“ ala Motorrad unterstützen.

Es ist sicher denkbar, dass ein Motor für die reine Unterstützung kurzfristig eine Leistung liefern kann, die auf Dauer zur Überhitzung führen würde - sowas hat man bei recht vielen Geräten. Aber wenn das System wie ein Motorrad gefahren werden kann, würde ich erwarten, dass es wie ein Motorrad darauf ausgelegt ist, die Leistung dauerhaft zu bringen, bzw. sich so zu regeln, dass es die grade erträgliche Leistung bringt.

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Moin,

Nicht, dass wir uns missverstehen. Ein Pedelec DARF nur mit Motorunterstützung gefahren werden, ein Gasgriff ist keinesfalls erlaubt. Ohne eigenes Treten schaltet der Motor ab. Diese Art von Motoren können unter den gegebenen gesetzlichen Bedingungen nicht so überhitzen, dass Kabelisolationen schmoren.
Wir fahren Pedelecs mit Mittelmotoren. Wenn du sehr kräftig in die Pedale trittst, dann liefert der Motor Leistung ab, das Hinterrad kann dabei sogar je nach Untergrund durchdrehen. Hörst du auf mit Treten, hört auch der Motor auf. Oft sind daher im Tretlager Drehmomentsensoren eingebaut. Als Normalo kannst du also solche Leistungen nicht dauerhaft erbringen, die Hochleistung seitens des Motors ist somit automatisch limitiert durch deine eigene. Oder durch die Geschwindigkeit.

Das wäre dann das S-Pedelec im rechtlichen Sinne. Wobei das dann von Hersteller zu Hersteller unterschiedlich ist, ob die die erlaubten 45 km/h wirklich nur mit Motorunterstützung (schneller ohne Motor geht immer) erreichen kannst oder du zusätzlich dann immer noch treten musst. Da spielt die Reichweite die große Rolle.

Letztlich hilft uns das alles nur bedingt weiter, denn der oben erwähnte 500 Watt Nabenmotor wird wahrscheinlich für ein klassisches Pedelec sein. Die müssen getreten werden, die Dauerleistung ist somit limitiert. Sie sind ja auch nur für das System „Pedelec“ konzipiert.

Da Bafang aus China kommt und auch auf den bekannten Portalen nicht nur Originale verkauft werden, kann es auch sein, dass eine schlechte Fälschung erworben wurde, ebenso wie natürlich ein Defekt am Motor selber oder ein falscher Einbau, obwohl der Motor das vielleicht leisten würde. Ich habe keine Ahnung, nur Vermutungen.
Wenn die interne Sensorik des Motors falsch angeschlossen oder konfiguriert ist und damit keine adäquate Leistungsregelung mehr möglich ist, dann sehe ich schon das Potenzial für die Kernschmelze. Siehe Innenleben Nabenmotor Arbeitslehre/Technik und Partizipation - TU Berlin Seite 12.
Das ist ein typischer BLDC Motor.

Sicher ist nur die Illegalität der Aktion, die aufgrund des Pflichtversicherungsgesetzes und der StVO eine Straftat ist. Was dann auch bedeutet, dass keine Privathaftpflicht eventuelle Personen- oder Sachschäden bei Fremden regelt. Das geht aufs eigene Konto.

Auch wenn ich @lowtinu aufgrund seiner Situation wirklich sehr sehr gut verstehen kann, ein Gasgriff ist ein No-Go. Aufgrund der vielen Tuningmöglichkeiten eines reinen Pedelec weiß die Rennleitung recht gut, worauf sie zu achten hat. Erkennbarer Selbstbau und nur Gasgriff, jedoch ohne Versicherungskennzeichen, führt gerne zu Problemen.

-Luno

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Nochmal deutlich: Wer ein nicht zugelassenes und nicht versicherters Kraftfahrzeug im Straßenverkehr führt, begeht gleich mehrere Ordnungswidrigkeiten und Straftaten gleichzeitig.
Zulassungspflicht, Versicherungspflicht, Helmpflicht, passender Führerschein - das alles muss beachtet werden.

Ich sehe übrigens keinen Unterschied, ob der Motor Unterstützung für einen Hochleistungs-Radfahrenden am Berg gibt oder die einzige Antriebskraft für eine Menschen mit eingeschränkter Mobilität darstellt.
Beide Male darf der Controler nicht mehr Leistung an den Motor geben, als dieser (und die mitgelieferten Kabel) verträgt.
Bei Bosch gibt es zum Beispiel die Unterstützungsstufe „Turbo“, die 250% der Eigenleistung als Unterstützung bietet. Wer mit 250% Unterstützung fährt und selber 200 W leistet (was selbst ich schaffe), der bekommt 500 W aus dem Motor (wobei Bosch m. W. nur zugelassene Motoren bis 250 W baut).

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Moin,

Ich schon, denn die sind dafür konzipiert und konstruiert, nur zusätzlichen Antrieb zum eigenen Treten zu liefern.
Kritisch sind ganz besonders für die Nabenmotoren niedrige Drehzahlen bei gleichzeitig hoher Leistungsabgabe, besonders dann, wenn der Nabenmotor über kein eingebautes Getriebe verfügt. Es fehlt schlicht die adäquate Kühlung durch den Fahrtwind.
Die, die ein Pedelec mit dieser Art Motor fahren, müssen dann im Controller entsprechend konfigurieren, das Thema wird dort → https://www.pedelecforum.de/forum/index.php?threads/wann-ueberhitzt-ein-nabenmotor-und-wie-kann-ich-das-rechtzeitig-merken.58429/ angesprochen.

Kurz: die Motoren werden warm bis heiß, wenn der Controller auf einen zu hohen Strom eingestellt wird bei niedrigen Drehzahlen und hoher Belastung.

Wobei per Bauchgefühl viele Menschen Angst vor einer Strafe haben, aber die zivilrechtlichen Konsequenzen ignorieren. Denn, um das auch noch einmal zu betonen, es hilft keine Versicherung.

-Luno

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Ich hinterfrage das „nur“.
Wenn der Motor 250% oder gar - wie zuletzt gelesen - 400% der Muskelkraft als Unterstützung liefern kann und die Muskelleistung 200 W betragen kann (@Littlescare dürfte vermutlich bei über 400 W Stundenleistung liegen), dann können auch im Unterstützungsbetrieb weit mehr als 500 W anfallen, wenn es keine wirksame Schutzbeschaltung gibt.
Ich vermute einen Herstellungs-, Installations- oder Programmierungsfehler.

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Ok, da habe ich doch glatt mal neugierhalber eine Frage. Vorab: ziemliche Eletrolaiien, Schulphysik war im vergangenen Jahrtausend und ich bin gerade seuchengeschädigt also bitte lass etwas Gnade gelten wenn die Frage dämlich ist.

400 w Stundenleistung ist die Leistung, die über den Zeitraum einer Stunde gleichmäßig und dauerhaft erbracht wird?
Das wären, umgerechnet auf mich ungefähr 7 w/kg - und damit absolutes Profiniveau. Ich liege darunter, bin aber klein und leicht was vieles einfacher macht :wink: