Dampf-Drähte Überblick: TCR, Ohm, Trägheit, AWG / GA

Wickeln: Unterschiede der DrahtsortenEine Übersicht und Erklärung der gebräuchlichsten Wickeldrähte die beim Dampfen verwendet werden.

  • Welcher Draht ist wofür geeignet?
  • Was ist TCR, und wie muss ich ihn im Akkuträger einstellen?
  • Wie träge sind unterschiedliche Drahtmaterialen?
  • Was ist AWG / GA / Gauge?



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Inhalt

Falls bei den Begriffen im Beitrag Fragezeichen über'm Haupthaar aufplöppen: Abkürzungen & Begriffe

Vorwort

Ich habe hier diverse Drahtsorten und ihre Eigenschaften in einer tabellarischen Übersicht zusammengefasst und gebe noch etwas extra-Senf zu den Drähten.

Zum „TCR“-Wert ein Wort vorweg: Der Wert beschreibt die Änderung des elektrischen Widerstands (Ohm) den ein Material unter Einfluss von Wärme hat.
Hm, vielleicht mal auf Deutsch: Steigt die Temperatur des Drahtes, so steigt auch sein elektrischer Widerstand. Wie stark er steigt, das drückt der TCR-Wert aus (die Formel dafür habe ich unten verlinkt).

Ein Akkuträger im TC-Modus errechnet aus dem gemessenen Anstieg des Widerstands die Temperatur des Drahtes, und passt die Ausgangsleistung kontinuierlich so an das die eingestellte Temperatur möglichst genau beibehalten wird.

Damit nun die errechnete Temperatur im Display eines Akkuträgers einigermaßen stimmt muss der Akkuträger den TCR-Wert des Drahtmaterials kennen. Die reale Temperatur wird dennoch mehr oder minder von der im Display angezeigten Temperatur abweichen, zB weil die Software im Akkuträger nicht ganz korrekt arbeitet, oder der Draht nicht genau seiner Spezifikation entspricht. Das ist aber auch nicht schlimm, denn letztendlich geht es nicht darum einen 100%ig korrekten TCR-Wert zu haben (oder gar eine Kurve), sondern nur darum das es vernünftig dampft. Und ob dabei nun 180 oder 260°C im Display des Akkuträgers stehen, oder Dein TCR-Wert von dem „offiziellen“ Wert abweicht, dass ist letztlich nicht wichtig. Mach‘ Dir nicht zuviel Kopf darum… Verstehe die TCR-Werte als Startpunkt, und ändere ihn ggf. so das die Temperatur im Akkuträger etwas halbwegs realistisches anzeigt. Die Hauptsache jedoch ist das der Dampf für Dich passt, Zahlen sind zweitrangig. Wie Du den sweet spot findest: E-Zigarette richtig einstellen (Watt / Temperatur)

Solltest Du eine instabile Temperaturkontrolle haben, und im TC-Mode auf keinen grünen Zweig kommen, dann schau gern hier mal: TC Dampfen: Probleme, Ursachen & Lösungen

Übersicht: Material, TCR, HC

Klick… Legende & Erklärungen zu den Werten

Die Tabelle vergleicht diverse Aspekte verschiedener Materialien.
Für jedes Material wird ein gleich großer Draht angenommen: 0,255 mm Durchmesser und 68,13 mm Länge.

Ω kalt: Der Widerstand den der Draht bei Raumtemperatur hat.
Ω warm: Der Widerstand den der Draht bei 240°C hat (das entspricht in etwa einer realen Betriebstemperatur).
Ω Differenz, des Widerstands von kaltem zu warmen Draht.
Je höher die Differenz, desto leichter / genauer kann der Akkuträger die Temperatur führen – er hat einen größeren Messbereich zur Verfügung.
Je höher die Differenz, umso geringer sind die Fehler die durch Übergangswiderstände verursacht werden (weil sie prozentual kleiner werden).
TCR, obere Zahl, Quelle: Steam Engine.
TCR, untere Zahl: gerundet auf 5 Stellen (ist im Dampferbereich üblich).
HC: Heat capacity (Wärmespeicherkapazität / Trägheit)
Umso niedriger der Wert, desto weniger Leistung braucht die Wicklung um schnell warm zu werden. Sie kühlt dann auch schneller wieder ab (weniger „Nachkochen“).
TC-Score: „Gutmütigkeit“ im TC-Modus.
Weil Titan die beste Fehlertoleranz gegenüber Übergangswiderständen besitzt, bekommt es „100 Punkte“, und die anderen von diesem Bezugspunkt entsprechend weniger.

Drahtsorte Ω kalt
Ω Differenz
Ω warm
TCR HC TC
Score
Kanthal A1
AM|EB|FT|GB 

1,934
+0
1,934

0,000002
0,00000
11,36 0
Kanthal A/AE/AF 1,845
+0,020
1,865
0,000054
0,00005
11,51 4
Kanthal D 1,801
+0,020
1,821
0,000054
0,00005
11,73 4
NiChrom N80 1,454
+0,035
1,489
0,000112
0,00011
12,92 7
Titan Grade 1
AM|EB|FT|GB
0,627
+0,505
1,132
0,003660
0,00366
8,06 100
Zirconium
AM
? 0,00300 ? 87
SS 904 ? 0,00138
Hinweis
? ?
SS 304 0,951
+0,213
1.164
0,001016
0,00102
13,92 42
SS 316 1,029
+0,199
1.228
0,000880
0,00088
13,92 39
SS 316L
AM|EB|FT|GB
1,001
+0,194
1,195

0,000879
0,00088

13,92 38
Nickel Ni200 0,128
+0,169
0,297

0,006000
0,00600

14,11 33

Zum SS904 TCR gibt es noch keine offiziellen Daten. Ich habe den TCR anhand der Crown 4 IV Verdampferköpfe im Crown 4 Mod ermittelt, der einen nativen 904-Modus hat. Wenn ich im Crown-TC-Modus 138 TCR einstelle, entspricht das seinem 904-Modus – beides dampft bei „220°C“ gleich stark.

Zirconium vs Titan, TC-Präzision…

Zirconium-Draht kann ich nicht nahtlos in die Tabelle einfügen, weil dazu plausible Daten in SteamEngine fehlen. Für meinen 0,35er Zirconium-Draht habe ich einen TCR von ~300 ermittelt und kann ihn auf dieser Basis mit 0,35er Titan vergleichen:

Titan: 0,500 Kaltwiderstand, TCR 0,00366
0.5+0.5*0.00366*(240-20) = 0.903 Warmwiderstand
= 0.403 Differenz

Zirconium: 0.532 Kaltwiderstand, TCR 0,00300
0.532+0.532*0.00300*(240-20) = 0.883 Warmwiderstand
= 0.351 Differenz

Somit bleibt Titan Spitzenreiter was die Fehlertoleranz im TC-Mode betrifft. Aber Zirconium ist nicht weit weg davon, nur 13% weniger als Titan.
Noch mal: Sämtliche Werte hier kannst Du mit nichts in der Tabelle vergleichen, weil Drahtdurchmesser & Länge ganz anders sind.
Die einzige Aussage lautet das Zirconium fast die gleiche TC-Fehlertoleranz wie Titan erreicht. Und die 13% gelten für alle Drahtdurchmesser.
Ok ok, ich habe in der Tabelle eine „Score“-Spalte zur leichteren „TC-Vergleichbarkeit“ der Drähte hinzugefügt…

Guckst du: Vaping-Tools. 🙂

TCR-Wert im Akkuträger eingeben

In Akkuträgern werden oft keine Kommazahlen, sondern eine dreistellige Ganzzahl eingegeben. Diese Ganzzahl bildet sich aus den letzten drei Stellen der fünfstelligen Kommazahl (in der Tabelle habe ich es orange markiert). Beispielweise gibt man in einem Akkuträger von Joyetech / Eleaf / Wismec „102“ für Edelstahl vom Typ V2A / SS304 ein (TCR: 0,00102).

Anmerkungen zu den Materialen

Kanthal und NiChrom sind fürs Dampfen mit Temperaturkontrolle (TC) ungeeignet, weil sie einen extrem niedrigen TCR-Wert haben. Sie sind bewährte stabile & langlebige Drähte für den Watt- oder Volt-Modus.

Titan kann im TC- oder Watt-Modus verwendet werden. Er vereint schnelles Heizen/Abkühlen (niedriger HC), mit einem brauchbaren Widerstand (nicht zu niedrig), und einem hohen TCR. Für eine TC-Regelung ist er einfach zu steuern, und hat von allen TC-Drähten die beste Fehlertoleranz gegenüber Übergangswiderständen.
Titan ist ebenfalls gut fürs mechanische Dampfen geeignet, weil man einen Preheat für lau bekommt. Den bekommt man ebenso bei geregelten Akkuträgern, sofern sie die Watt-Leistung nicht dynamisch an den Widerstand anpassen.
Titan ist vergleichsweise störrisch zu wickeln (immer schön unter Zug halten bitte), und sollte vorher entweder mit Alkohol (Isopropanol) gereinigt werden, oder mit schwacher Leistung ausgeglüht werden (nur dunkelrot). Korrekt geglüht, hat Titan eine silber/blau/grün/goldene Farbe. Hat die Wicklung nach dem Glühen eine weißliche Schicht, so hat sich aufgrund zu hoher Glühtemperatur Titandioxid auf der Oberfläche gebildet, welches inhalativ aufgenommen möglicherweise gesundheitsgefährdend ist. Laut Wikepedia in „sehr hohen Konzentrationen“, was immer das genau bedeutet. Zur Sicherheit lieber neu wickeln, und schwächer glühen…

Edelstahl kann im TC- oder Watt-Modus verwendet werden. Er hat deutlich schlechtere TC-Werte als Titan, ist aber sehr gefällig zu wickeln, weil er relativ weich und geschmeidig ist (auch weicher als Kanthal oder NiChrom). Dies kann Anfängern entgegenkommen.

Nickel hat zwar den mit Abstand höchsten TCR – eigentlich super für Temperaturkontrolle – doch er nützt ihm in der Praxis nicht so viel wie man meinen könnte, weil der Grundwiderstand sehr niedrig ist. Dadurch kommt der hohe TCR gar nicht richtig zum Tragen (dazu gleich mehr).
Nickeldraht ist zudem sehr weich, wodurch man quasi gezwungen ist dickere Drähte zu verwenden, womit man dann noch weniger Widerstand (Ohm) erhält. Zudem bekommt man dann auch mehr Drahtmasse, was einen hohen HC (Trägheit) zur Folge hat. Zudem ist Nickel sowieso schon der trägste Draht von allen (höchster HC im direkten Vergleich).

Unterschiede im TC-Betrieb, weniger technisch erklärt

Was ist besser?:

  1. Ein Grundgehalt von 627 Euro + 505 Euro Bonus.
  2. Ein Grundgehalt von 128 Euro + 169 Euro Bonus.

Ersteres wäre Titan im TC-Betrieb, das zweite Nickel. Dort ist der Bonus zwar höher als das Grundgehalt, aber das nützt ja nix wenn beide Beträge so kümmerlich sind. 😉
Je höher der „Bonus“ desto leichter kann der Akkuträger die Temperatur korrekt regeln. Die TC-Steuerung ist dann auch unempfindlicher gegenüber Übergangswiderständen (schlechte / dreckige elektrische Kontakte).

Die Edelstahl-Sorten sind auch noch mal interessant zu betrachten:

  1. Ein Grundgehalt von 951 Euro + 213 Euro Bonus.
  2. Ein Grundgehalt von 1029 Euro + 199 Euro Bonus.

Ersteres ist V2A (SS304), das zweite V4A (SS316). Wie man sieht nützt dem V2A sein etwas höherer TCR nicht so wirklich etwas, weil sein Grundwiderstand etwas niedriger als bei V4A ist. Und weil der „Bonus“ aus dem „Grundgehalt“ und dem TCR multipliziert wird, ist die Bonussumme annähernd gleich.

Fazit: Für eine möglichst stabile und genaue Temperaturregelung ist ein hoher TCR-Wert allein bedeutungslos. Nur die reale Widerstandserhöhung des Drahtes von 20 zu 240°C zählt wirklich (der „Bonus“), und diese Widerstandserhöhung ist eben ein Produkt aus Ωkalt * TCR (genaue Formel unten verlinkt).

Schau in die Dampfer-Tools. 🙂

Übersicht: AWG = mm & Einsatzzweck

Leider verwenden die Amis immer noch eine komplett bekloppte Maßeinheit aus dem Jahr 1857 um den Drahtdurchmesser zu beschreiben (Details kann man sich auf Wikipedia antun). Diese Einheit und Größen laufen einem oft in außereuropäischen Shops über den Weg, und leider auch immer öfter in deutschsprachigen Foren.

Wer „AWG“, „GA“ oder „Gauge“ hier in den Blog-Kommentaren verwendet wird mit 30 Stockhieben bestraft, und muss 300x an die Tafel schreiben: „Ich werde nicht mehr jeden Unsinn nachplappern!“. 😉

Hier eine verkürzte Übersetzung, mit den beim Dampfen möglichen Drahtdurchmessern:

AWG / GA / Gauge = Millimeter Ca. üblich / vorteilhaft für…
18 1,024  
20 0,812  
22 0,644  
24 0,511  
26 0,405  
28 0,321 DTL Wicklung
30 0,255 MTL Wicklung
32 0,202 Seele für Fused Clapton
34 0,160 Twisted Coil
Alle dünneren auch,
aber anspruchsvoll
36 0,127  
38 0,101  
40 0,080  
42 0,063 Manteldraht für Clapton
44 0,050  

 

Anerkennung

Wenn ich dir mit diesem Beitrag helfen konnte, würde ich mich über eine kleine Anerkennung freuen. Ich würde dann sogar mit den Armen rudern – und ich rudere nicht leichtfertig mit den Armen! 😉

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