@Müli: Das sehe ich anders. Der Lader ist eine Spannungsquelle, der Ladestrom wird von der Ladeelektronik bestimmt, bei neueren Geräten ein geschaltetet Stromregler. Die folgenden Betrachtungen gelten aber auch für linear arbeitende Stromregler. Die Geräte können in dem nach USB spezifizierten Spannungsbereich von 4,5 V bis 5,5 V zumindest eine Normalladung durchführen.
Der Leistungsabfall am Kabel gestaltet such unabhängig davon nach folgendet Formel:
P = R * I^2 [W]
Hat das Kabel bei einer USB-Spannung von exakt 5 V einen Widerstand von 0,5 Ohm, so würde für einen Ladestrom von 1A immer noch die minimal erforderlichen 4,5 V zur Verfügung stehen, der Laderegler würde die geringe Eingangsspannung einfach durch Herabsetzung des eigenen Widerstandes ausgleichen. Ohne dass der Ladestrom reduziert werden muss, kann an dem Kabel also eine Leistung von:
P = 0,5 Ohm * (1A)^2 = 0,5 W
Hat der Lader eine Ausgangsspannung von 5,5 V, was ebenfalls in der Spec liegt, kann der Widerstand des Kabels sogar 1 Ohm betragen, ohne dass der Ladestrom beeinträchtigt wird.
Am Kabel würde dementsprechend 1 Watt Leistung entstehen, ohne dass der Ladestrom beeinträchtigt wäre. Ein solcher Leistungsabfall kann durchaus als deutliche Erwärmung gefühlt werden, einen 1 Watt Widerstand bei vollem Leistungsumsatz kann man mit dem Finger nicht mehr dauerhaft berühren.
Ist das Gerät am Schnellladen bei 2 A (oder mehr), ist die Leistung jeweils viermal (bei 3 A neunmal), so hoch (die Spannung muss dann allerdings mehr als 5 V betragen, was bei Schnellladern möglich ist).
Da der Akku mit bis zu 4,2 Volt, manchmal sogar bis 4,35 Volt geladen wird, muss man davon ausgehen, dass eine Ladeelektronik bei Unterschreitung von 4,5 V keine Ladung mehr vornimmt, da die Ladeschlussspannung nicht mehr erreicht werden kann. Möglicherweise lädt sie dann aber auch mit reduziertem Strom, darüber liegen mit keine Kenntnisse vor.
Nehmen wir letzteres an, und nehmen zur einfacheren Betrachtung einen konstanten Eingangswiderstand von 5 Ohm (5 V / 1 A) an.
Bei einem Kabelwiderstand von 2 Ohm wäre dann der Gesamtwiderstand 7 Ohm, was zu einem Ladestrom von 5 V / 7 Ohm = 0,71 A führen würde.
An dem Kabel wäre der Leistungsabfall jetzt:
P = 2 Ohm * (0,71 A)^2 = 1,02 W im Fall einer USB-Spannung von 5 V, bei 5,5 V entsprechend 1,23 W.
Erhöht sich der Kabelwiderstand auf 3 Ohm würde das nach obigen Annahmen den Strom auf 0,625 A verringern, der Leistungsabfall würde dennoch auf 1,17 W bei 5 Volt USB-Spannung ansteigen, bei 5,5 Volt auf 1,41 W bei 5,5 Volt. Da der reale Laderegler aber keinen ohmischen Widerstand darstellt, sondern als Regler versucht im Rahmen seiner Reglerdynamik den Ladestrom am Sollwert von 1 A zu halten, wäre die Stromverringerung kleiner als in der Annahme mit konstantem Widerstand, so dass der Leistungsumsatz am Kabel noch höher wäre.
Nehmen wir an, dass der Lader selber einen ausgeregelten Innenwiderstand von 0 Ohm hat, kann man die 5 Ohm Lastwiderstand gedacht dem Innenwiderstand zurechnen. Die abgegebene Leistung wäre demnach bei einem Kabelwiderstand von 5 Ohm (Ri=RL) maximal, und würde erst darüber wieder abnehmen.
Um abzukürzen jetzt nur für 5 V:
bei Kabelwiderstand 5 Ohm:
I = 5 Volt / 10 Ohm = 0,5 A.
P= 5 Ohm * (0,5 A)^2 = 1,25 W
Bei 6 Ohm:
I = 5 V / 11 Ohm = 0,45 A
P = 6 Ohm * (0,45 A)^2 = 1,23 W
Dies stimmt mit Erkenntnissen überein, wonach die Leistungsabgabe ein Maximum erreicht, wenn der Generatorwiderstand gleich dem Lastwiderstand ist.
(Umgedrehte Parabel wegen I im Quadrat)
Da unterhalb der Strombegrenzung der Innenwiderstand einer geregelten Spannungsquelle annähernd als 0 angenommen werden kann (die Spannung bleibt unabhängig vom Laststrom 5 Volt) kann man den echten Lastwiderstand (das Smartphone) dem Innenwiderstand zudenken, die Leistungsabgabe ans Kabel ist also dann maximal, wenn der Kabelwiderstand dem Lastwiderstand entspricht.
Führt ein Kabelteilbruch zu einer Querschnittsverengung, also halbiert sich der Kabelquerschnitt z.B., warum sollte dann Funkenflug auftreten? Dadurch würde sich der Kabelwiderstand erhöhen, ebenso durch hohe Übergangswiderstände an des Steckverbindern. Die gute Wärmeleitfähigkeit von Kupfer verteilt die Wärme dann rasch über das ganze Kabel.
Ich habe selber schon Heizlüfter und Ölradiatoren über Verlängerungskabel betrieben. Obwohl alles in der Spec blieb (I= 10 A) wurde das Kabel spürbar warm, ich schätze so 40 Grad, und zwar nicht von den Heizern. An Stecker und Kupplung des Verlängerungskabels war die Erwärmung am stärksten, war aber am ganzen Kabel wahrnehmbar.
Der Strom ist zwar mindestens 10 mal höher, aber die Kabellänge auch, von der Masse ganz zu schweigen. Das dicke Kabel dürfte auch viel geringere Leitungs- und Übergangswiderstände haben.
@Yoshi Fan1234:
Eine gewisse Eigenerwärmung des Laders ist normal, was genau verstehst Du unter heiss?
Wenn Du den Lader nicht mehr anfassen kannst, oder der Kunstoff anfängt zu riechen, geb ich Dir recht, dann ist er zu heiss.
Wenn er sich eher angenehm warm anfühlt, ist das vermutlich die normale Betriebserwärmung. Der Primärstrom in den Lader ist so gering, dass ich nicht annehme, dass der Übergangswiderstand zur Netzsteckdose eine Rolle spielt, aber Du kannst ja mal eine andere Steckdose verwenden.
Was für ein Lader ist es denn, ein 1 A Steckerlader, oder ein Tischladegerät mit mehr Leistung?
Ist es ein Standardlader (1 A) oder lädt er schnell?
Wenn Du einen Leistungsmesser hat, kannst Du die Wattaufname ja mal messen. Bei einer Standardladung (5 V, 1 A) wäre eine Eingangsleistung von max. 7 - 9 Watt im Normalbereich und würde zu einer spürbaren Erwärmung führen.
— geändert am 24.05.2017, 20:55:04
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