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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Draht-Dimensionierung / Erwärmung


Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

gegeben ist eine Schaltung mit dem Profet BTS555, der dauerhaft max. 70A 
leiten soll. Für ihn ist ein Kühlkörper mit ca. 5K/W vorgesehen. 
Aufgrund der Abmessungen kann der Kühlkörper nicht auf der Platine 
untergebracht werden, weswegen Kabelstücke vom Profet zur Platine 
erforderlich sind; Länge ca. 5cm.
Am Kabel (unisoliertes Kupfer, 2,5qmm) fällt eine Verlustleistung von 
knapp 3,5W ab.

Ich versuche nun abzuschätzen, wie stark sich das Kabelstück in einem 
kleinen Gehäuse (ca. 70x50x30 mm3) erwärmt, in dem Luft zirkulieren 
kann. Mit ist zwar klar, was sich temperaturmäßig im Draht abspielt. 
Mein Problem ist aber die Wärmeabgabe an die Luft.

Gibt es hierzu brauchbare Formeln, Simulationen oder sonstige 
'Schätzeisen'?


Danke, UdoZ

Autor: pumpkin (Gast)
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2,5mm² für 70A kommt mir etwas klein vor. Ein Blick in die Vorschriften 
des VDE (ich berufe mich jetzt mal auf die für feste Installation in 
Gebäuden, VDE 0298 Teil 4) offenbart für

  - Verlegeart G (Blanke Leitung)
  - Umgebung 30°C
  - zul. Temeratur am Leiter 90°C

161A maximaler Bemessungsstrom für 25mm² Querschnitt.

Leider fängt die Tabelle erst bei 25mm² an, aber das zeigt wenigstens 
die Richtung des Querschnittes.

Bei isolierten Einzeladern (C/E/...) sind 10mm² für 80A vorgeschrieben.



pumpkin

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

pumpkin wrote:
> 2,5mm² für 70A kommt mir etwas klein vor. Ein Blick in die Vorschriften
> des VDE (ich berufe mich jetzt mal auf die für feste Installation in
> Gebäuden, VDE 0298 Teil 4) offenbart für

Ja, schon. Nur halte ich die für nicht relevant für diesen Fall.
Die Pins des BTS555 haben nur ca. 0,75qmm und das Teil hat eine 
'Strombelastbarkeit' von über 150A. Die Verlustleistung liegt dann nur 
geringfügig unter der von mir für das Kabelstück genannten.

Bei den VDE-Daten spielen ja noch Sachen wie Spannungsverluste, 
Isolierung und ganz andere Kabellängen eine Rolle.


UdoZ

Autor: UdoZ (Gast)
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Schubs ;-)

Autor: Dieter Werner (Gast)
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5cm Kupfer 2,5q haben 0,36mOhm und heizen bei 70A mit 1,76W.
Die müssen halt irgenwie verteilt werden.
Ich würd lieber je 2,5q von beiden Load Anschlüssen (1 und 5) verwenden.

Aber wie warm wirds eigentlich dem FET?
Der hat bei 25°C 2,5mOhm was ihm 12,25W Verlustleistung einbringt.
Bei 5K/W hat der Kühler dann 61°C Übertemperatur gegen Umgebung.
Den BTS-internen Rthjc von 0,3K/W lass ich mal weg.

Jetzt wird der FET mit steigender Tempertur hochohmiger, max. 4mOhm bei 
150°C laut Datenblatt. Wenn man das mit kalkuliert ergibt sich ungefähr 
eine Kühlkörper-Übertemperatur von 100°C. Dazu kommt noch die Erwärmung 
durch die Verlustleistung in der Verdrahtung.
Da ist schon eine gute Wärmeabgabe in die Umgebung notwendig.

Autor: Udo Z. (Firma: keine) (udoz)
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Moin,

Dieter Werner wrote:
> 5cm Kupfer 2,5q haben 0,36mOhm und heizen bei 70A mit 1,76W.

Oops, ich hatte oben noch mit den anfangs vorgesehenen 10 cm gerechnet. 
So lang muss es aber nicht sein.
Um die 'mickrigen' Watt mache ich mir eigentlich keine Gedanken - sagt 
der Bauch ;-)


> Die müssen halt irgenwie verteilt werden.
> Ich würd lieber je 2,5q von beiden Load Anschlüssen (1 und 5) verwenden.

Ja, das ist vorgesehen. Allerdings verbleibt da noch der Vbb-Anschluss, 
den es nur 1x gibt. Den Kühlkörper kann ich wg. Wärmeleitpaste eher 
nicht als Leiter genutzen.


> Aber wie warm wirds eigentlich dem FET?
> Der hat bei 25°C 2,5mOhm was ihm 12,25W Verlustleistung einbringt.
> Bei 5K/W hat der Kühler dann 61°C Übertemperatur gegen Umgebung.
> Den BTS-internen Rthjc von 0,3K/W lass ich mal weg.

Naja, genau genommen hat der KK 4,3 K/W ;-)
Aber Du hast schon recht. Ist ein wenig knapp. Wobei das Folgende nicht 
ganz so kritisch ist, weil sich das über den Isense wieder etwas 
relativiert:

> Jetzt wird der FET mit steigender Tempertur hochohmiger, max. 4mOhm bei
> 150°C laut Datenblatt. Wenn man das mit kalkuliert ergibt sich ungefähr
> eine Kühlkörper-Übertemperatur von 100°C. Dazu kommt noch die Erwärmung
> durch die Verlustleistung in der Verdrahtung.

Der Strom wird über die Stromüberwachung auf 70 A begrent. Dabei habe 
ich den Max-Wert als Bemessungsgrundlage genommen. Der 'typische' Wert 
liegt etwas darunter. Und bei zunehmender Temperatur wird bei einem 
niedrigeren Strom zugemacht, weil ja das Current Sense Ratio abnimmt.

Aber ich werde wohl doch eine Nummer besser beim KK werden. Reserven 
sind in diesem Fall schon gut.


> Da ist schon eine gute Wärmeabgabe in die Umgebung notwendig.

Der Kühlkörper ist auf dem Gehäuse befestigt. Eine Luftströmung ist aber 
nicht vorgesehen.


Danke, UdoZ

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