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LiFeYPO4 und Andere Pole anklemmen - DIN6796


Gast am 17 Feb 2018 17:30:20

Hallo Jungs,

Bitte versteht es nicht falsch, das soll keine Motzbeitrag sein, sondern es soll euch helfen, langfristig zuverlässige Batteriesysteme zu bauen. ;D

Beim Studieren der verschiedenen Erfahrungsberichte und beim Zusammensuchen des Materials für meine Anlage, ist mir aufgefallen, dass praktisch alle Foristen hier ihre Batterien und Stromschienen bzw. Kabelschuhe falsch anklemmen. Einige User berichten sogar von Erwärmung der Anschlusspunkte beim Betrieb mit hohem Strom.

Von den Lieferanten erhält man fertige Schrauben/Verbindersätze wie zum Beispiel: (waren bei meinen Verbindern von Faktor dabei):



Ih seht, der Durchmesser des Federings ist kleiner als der Kopf der Schraube. Das ist sehr schlecht. Fachgerecht wäre es Spannscheiben (bzw. Federscheiben oder Knorr-Scheiben) zu verwenden.

Warum?


Unter einer Spannscheibe versteht man Federelemente in Form einer Tellerfeder (geformt wie ein Teller). Die Sicherungswirkung von Spannscheiben besteht hauptsächlich aus Kraftschluss. Spannscheiben haben die Aufgabe, ein Loslösen bzw. Lockern einer Schraubenverbindung zu unterbinden. Dies geschieht dadurch, dass Spannscheiben durch eine ausreichende Vorspannung der Federkräfte die Verbindung gewährleisten. Aus diesem Grund eignen sich Spannscheiben gut für meist axial belastete und eher kurze Schrauben. Allerdings bieten Spannscheiben gegenüber Losdrehmechanismen keinen effektiven sicheren Halt bei alternierenden Radial-/Querbelastungen. Soviel generell zu der Scheibe.

Verwendung an Leiterverbindungen:

Da das weiche Leiter-Material (Alu/Kupfer/Klemmschuhe usw. ) beim Anziehen mit korrektem Moment fliest, hast du bei der Kombination Beilagscheibe/Federring) nur recht kleinflächige (entsprechend dem aktiven Querschnitt des Federings) Übergänge. (Bei meinem Beispiel im Bild, M12 sind das nur ca. 35 mm².) 35 mm² ist für die Verbindung Alu zu Cu bei 100 A Nennstrom zu wenig!

An solchen Schraubverbindungen solltest du unter die Schrauben bzw. Muttern statt Beilagscheiben größere Spannscheiben verwenden.

So sieht das aus:



Beim Anziehen verformt sich die Scheibe und wird flach, die Flächenpressung wird so auf ein vielfaches der Fläche übertragen, der aktive Querschnitt wird wesentlich größer. (bei den 200 AH-Zellen und M12 Schrauben sind es ca. 220 mm²) Dadurch wird die Klemmstelle auch bei hohem Strom nicht mehr warm.

Größenvergleich Spannscheibe/Batteriepol:



Verbinder fertig montiert:



Ihr seht, ich habe die Originalschrauben gar nicht verwendet. Statt dessen 50 mm lange M12 Bolzen aus V2A eingesetzt und dann in unterster Lage (!) die Verbinder mit den Spannscheiben montiert. Beim richtigem Anzugsmoment von ca. 50 Nm wird die Scheibe flach und überträgt auf der vollen aktiven Fläche des Winston Batteriepols Strom. So soll es sein! Die Steuerleitungen und Balancer kommen dann eine Etage höher und werden mit den Beilagscheiben und Federringen mit geringem Anzugsmoment montiert. Hier geht es ja nicht darum, große Ströme zu übertragen.

Noch was zu den Winston-Polen: - Anziehen von Schrauben in Aluminium:
Das Verwenden von hochfesten Schrauben in Alu ist nicht sinnvoll, es ist davon abzuraten! Das Anziehen dieser Schrauben auf das korrekte Anzugsmoment verursacht Spannungen im darunterliegenden Material, die Aluminium nicht mehr aushält. Das Material beginnt zu fließen - es verformt sich - das korrekte Anzugsmoment ist wieder nicht gegeben. Das kann zur Lockerung der Schraube führen! Wenn weiter angezogen wird, kann das zur Zerstörung des Bauteils führen! Ich habe mich entschieden die Schrauben nur nach Festigkeitsklasse 5.6 anzuziehen, 6.8 könnte man auch machen.

Zum Anziehen: Drehmomentschlüssel verwenden! (Saubermachen und Nonalox ist sowieso klar)



Nochmals generell: Es funktioniert auch ohne. Aber unsere Anlagen werden gerüttelt und unterliegen thermischen Schwankungen. Teilweise werden sehr hohe Ströme zum Kaffekochen gezogen. :lol: Da ist es besser, du machst es richtig!

Das kannst du wenn du schon fertig gebaut hast, einfach nachrüsten. Passende Scheiben hier: --> Link für kleines Geld. Oder suche beim Händler nach "Spannscheiben Edelstahl"

Grüße, Alf

P.S. Spannscheiben (DIN 6796) werden oft nach dem Erfinder Adolf Schnorr aus Altbach bei Esslingen :P "Knorr-Scheiben" genannt. --> Link

MountainBiker am 17 Feb 2018 18:02:03

Hallo,

leider ist es so, dass nach Kirchhoff (--> Link), der Strom sich entsprechent der Widerstände verteilt. Da der direkte Übergang Polterminal -> Rohrkabelschuh/Polverbinder den geringsten Übergangswiderstand darstellt wird der Größte Anteil des fließenden Stromes auch den direkten Weg nehmen. Der Weg über die V2A-Schraube hat einen größeren Widerstand (V2A ist nicht der beste Leiter, weshalb bei Stromschienen Kupfer oder Bronze/Messing verwendet wird). Natürlich fließt über die V2A Schraube über den Schraubenkopf und der Knorrscheibe/Federing auch ein Anteil, dieser ist aber bei korrekter Montage (Unterlegscheibe/Federring) nur ein Bruchteil. Was natürlich nicht heißt dass die Knorrscheibe nicht besser als ein Federring ist.

Also wenn die Belastung derart hoch wird dann bitte auch Schrauben verwenden die einen entsprechenden Leitwert haben!

Gruß MountainBiker

Gast am 17 Feb 2018 18:31:53

Hallo Mountainbiker,

Genau darum geht es! (Vermutlich habe ich es nicht klar genug geschrieben. :) )

Der Strom soll vom Batteriepol (Auminiumfläche ) direkt zum aufgesezten Cu-Verbinder, Kabelschuh, Cu-Schiene fliessen. Die Schraube ist nur dazu da, die Flächenpressung zwischen den beiden Kontaktmaterialien zu erreichen. In der Schraube ist aus den von dir dargelegten Gründen kein hoher Strom erwünscht.

Grüße, Alf

xbmcg am 17 Feb 2018 18:43:30

Legt Ihr Kupfer direkt auf Alu?

Ich habe eine V4A Karosserie-Unterlegscheibe dazwischen, die ich vorher plan abgezogen habe,
damit die Kontaktfläche nach beiden Seiten groß genug ist. Über dem Verbinder kommt eine normale
V4A Unterlegscheibe und der V4A Federring, passend zur Schraube, ich habe V4A 30mm M12 Schrauben
auf 25mm gekürzt, so dass sie bis auf ca 2-3mm ganz reingedreht werden. (es sind die 1000er Zellen)

Damit ist der Kupferblock nicht mit dem Alu in Berührung.

Die Verbinder sind Vollkupfer, 30x5mm Querschnitt (150²) und es sind immer 2 davon pro Verbindung,
die Zellen sind also mit 300² verbunden.

Die Abgänge habe ich mit 2x90² ausgelegt, abgesichert mit je eine 500A Sicherung, die Batterie und
die Kabel sing damit bis 1C abgesichert.

lisunenergy am 17 Feb 2018 18:49:12

Winston ist ja auf Alupole mit v2a Gewindeeinsatz gegangen. Wahrscheinlich spart es Kupfer. Original sind die Verbinder und Schrauben dabei ! Ich selbst verwende Federinge und Schrauben von Würth. Der Unterschied ist schon optisch zu erkennen. Bis jetzt keine Probleme auf extremsten Pisten bekannt. 33Nm halte ich für zu schwach im Anpressdruck . Mach mal Tests bei 200 A und 15 min.

xbmcg am 17 Feb 2018 18:50:37

Für meine Zellen hatte der Lieferant weder die Brücken noch die Schrauben.
Alles Eigenbau aus einem Stück Kupfer 30x5x1000

Gast am 17 Feb 2018 19:09:45

xbmcg hat geschrieben:Legt Ihr Kupfer direkt auf Alu?



Selbstverständlich!

Die beiden Kontaktflächen vorher penibel von Oxiden reinigen, (habe dafür Schleifvles genommen) und dann mit NOALOX (Ideal) --> Link drauf ... Hat Lars schon hundertemal geschrieben.

Mit Edelstahl dazwischen musst du dich über warme Pole nicht wundern. --> Link Berechne doch mal deine Heizleistung :mrgreen:

Grüße, Alf

xbmcg am 17 Feb 2018 19:20:44

die werden nicht warm, mur die 90² Leitung im Versuchsaufbau wird handwarm,
wenn der WR an ist. Aber das Ändert sich nach dem Einbau, die Leitungen werden
dann nach Einbauvorschrift von Victron jeweils doppelt ausgeführt.

aigle am 17 Feb 2018 20:31:43

Hallo Alf


Interessanter Beitrag
Danke

(bzw. Federscheiben oder Knorr-Scheiben)


Meist du Schnorr-scheiben

Den Knorr-Scheiben werden bei uns gegessen :lol:

LG Leo

Gast am 17 Feb 2018 20:36:09

Ja, Schnorr! Freudsche Fehlleistung. :D

Könnte auch die Rechtschreibkorrektur gewesen sein.

HeinerA am 19 Feb 2018 15:35:11

gute Erläuterungen Alf,
werde die Hinweise und Tip`s bei der Nachbearbeitung
gerne berücksichtigen.
Gruß
Heiner

seppr am 19 Feb 2018 21:53:35

Noch einmal auf den zweiten Beitrag in diesem Faden von MountainBiker zurückkommend:

Nach dessen richtigen Ausführungen fließt eher wenig Strom über die Schraube und die Federscheibe. Dann kommt es doch vorwiegend auf den Pressdruck der Federscheibe bzw. Schraubverbindung und nur wenig auf dessen plane Auflage an.
Wenngleich die Schnorrscheibe vertrauenserweckender aussieht sehe ich keinen Vorteil daran.

Mein gedankliches Problem wäre das Aufrütteln der Schraubverbindung im Laufe der Zeit. Könnte man das durch Loctite (Schraubenfestpaste) an der oberen Schraube für den Anschluss der Balancer verhindern? An der unteren Schraube natürlich nicht, erhöht den Widerstand für den Strom noch einmal.

Sepp

MountainBiker am 20 Feb 2018 09:07:03

Hallo,

die von Alf ins Spiel gebrachte Schnorrscheibe macht schon Sinn:

23976

denn, die Druckverteilung ist für den doch recht weichen Cu-Verbinder in Verbindung mit der Federspannung, außerhalb der Schraubendehnung (M12 Schrauben bei den Drehmoment würden sich nicht merklich/ausreichend dehnen) sehr gut um den Kontakt mit dem Batteriepol herzustellen.
Was nicht funktioniert ist das ledigliche verwenden von Federringen (2), durch die Verformung des Cu, entsteht hier eine geringe Kontaktfläche mit dem Batteriepol. Mit der Kombination (3) Federring und Karosseriescheibe verteilt zwar den Druck gleichförmig aber die Federspannung ist nicht ganz ideal und ist aufwändiger (2 Teile, schwerer)!

Mit Schraubensicherung wäre ich sehr vorsichtig, da diese in Regel eine hohe Kriechfähigkeit hat und zu Kontaktproblemen führen kann. Die korrekte Federspannung verhindert infolge der größeren Haftreibung, dass sich die Schrauben lösen.

Gruß MountainBiker

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