Kühlkörper aufgabe lösbar?

[matzeB (Gast)]

Mich habe hier eine Aufgabe zur Dimmensionierung von Kühlkörpern und 
habe 2 verschiedene lösungen die sich gegenseitig ausschlissen von denen 
wir heute jedoch keine als eindeutig richtig anerkennen konnten.
Die Aufgebe lsutet wort wörtlich.
"
Gegeben sei ein Leistungstransistor 2 N 3055 mit Ptot = 100 W, wobei
TG = 45° C; Tj Max = 200° C; ICMax = 15A.
Für diesen Transistor sei der Kühlkörper  (Rth Ku) zu berechnen, wobei 
die Umgebungstemaeratur  Tu = 50° C und die umgesetzte Pv = 15 W sei.
Der Thermische Widerstand der benutzten Glimmerscheibe (einschl. 
Wärmeleitpaste) sei RthGK = 1,5 K/W

a) Berechnen Sie den Thermischen Widerstand RthJG des Transistors!
b) Berechnen Sie den (max. erforderlichen) thermischen Widerstand RthKU 
des Kühlkörpers! "

Tjmax = maximale Sperrschicht-Temparatur
Pv = Verlustleistung
RthGK = RthÜ = (Wärmewiderstand Gehäuse Kühlkörper)
RthKU = RthK = (Wärmewiderstand Kühlkörper Kühlmittel)

Tg wird von mir als als Wärmeverlust  über RthG (Innerer Widerstand des 
Tansistors) angesehen.

Mein rechenansatz war folgender:
Gegeben:
Ptot=100W
TG=45°
TJmax =200°
TCmax =15A
Tu=50°
Pv=15W
RthGK=1,5K/W

Delta Temp = 200° - 50° = 150°
RthG = (TJmax - TG)/Pv = 155°/ 15W = 10,3 K/W
Delta RthGK = 1,5K/W * 15W = 22,5K
RthK = (Delta RthK)/15W = (132,5° - 50°)/ 15W =5,5K/W

Die andere Rechnung ging davon aus daß die Temparatur zwischen RthG und 
RthÜ = 45° ist. Und somit an diesem ort eine unerschöpfliche Kältequelle 
ist die keine Energiezufuhr benötigt und somit über den Kühlkörper den 
Raum Kühlt. So das RthK = -1,8K/W ist.

Wir (Eine Schulklasse konnten keine andere Lösung finden) aber der 
Aufgabensteller meinte wir würden wenn wir genug darüber wüssten eine 
eindeutig richtige Lösung finden.

Weis jemand die eindeutig Richtige Lösung ?

[Remo@ T. (remo)]

Na dann denk doch mal gründlich nach...

Die Angaben Ptot = 100 W, wobei
TG = 45°C; Tj Max = 200°C; ICMax = 15A
sind doch die maximalwerte aus dem datenblatt des Transistors.

In deinem Beispiel hat das Gebäuse keine 45°C, das wären ja 5°C weniger 
als die Umgebung von 50°C. (drum kommt beim 2.Beispiel auch ein 
negativer Wert raus, was technisch nicht möglich ist).

Also probieren wir doch mal den RthJG des Transistors aus den daten aus 
dem datenblatt zu berechnen:
RthG = (TJmax - TG)/Pv = 155°C/ 100W = 1,55 K/W

Für die zweite Aufgabe musst du die Werte aus dem Beispiel nehmen und 
dir die thermischen Widerstände in Reihe geschaltet vorstellen also (die 
Tx sind immer die Temperaturen an bestuimmten Stellen):
TJ - RthG - TG - RthGK - TK - RthK - TU
200°C - 1,55 K/W - 176,75°C - 1,5 K/W - 154,25°C - xyz - 50°C
ergo:
RthK = 104,25°C / 15W = 10,28 K/W

so, Hausaufgaben gemacht, was ist nun Dein Beitrag?
Spielekonsole?
Gib mal Bescheid, ob es richtig ist...
Remo

[Peter R. (gelb)]

> 2 N 3055 mit Ptot = 100 W, wobei TG = 45° C; Tj Max = 200° C

Daraus ergibt sich (200-45)°C / 100W = 1,55K/W, das ist für einen 
TO3-Transistor ein passender Wert.

Euer Fehler: die 45°C werden nur zur Berechnung des Wärmewiderstandes 
benötigt.

Bei 15W stellt sich die Gehäusetemperatur anders ein. Wie schon richtig 
erkannt, eine Kältequelle ist eher unwahrscheinlich.

Grüße, Peter

[Arno H. (arno_h)]

Remo Te schrieb:
> Na dann denk doch mal gründlich nach...
>
> RthK = 104,25°C / 15W = 10,28 K/W
>
> Remo

Neue Mathematik?

Arno

[Remo@ T. (remo)]

@Arno: Danke, war mir garnicht aufgefallen.....
       Ich hatte beim Eintippen im Rechner vergessen die 50°C 
abzuziehen.

also:  RthK = 104,25°C / 15W = 6,95 K/W

ciao
Remo