Hallo,
ich habe mir eine mehrlagige Spule zusammengerechnet und probehalber
gewickelt. Gewickelt wird mit 0.85er Kupferlackdraht (Durchmesser). Bei
einer Windungszahl von 50 komme ich so auf eine Drahtlänge von 2.8 m,
was einem Widerstand von 83 mOhm entspricht.
Durch diesen Draht sollen 5 A fließen, besser 10 A, aber nach der
Rechnung habe ich das wieder verworfen.
Bei 5 A würden über diesem Draht eine Leistung von 2.08 W umgesetzt
werden.
Würde der Draht das mitmachen oder ist das zu viel? Man muss
fairerhalber sagen, dass dies der maximale Strom wäre, der aber in der
Praxis eher sehr selten gefahren wird.
Vielen Dank an euch.
Die 2 W sind eine Sache. Aber wie sollen die weg ? Geschlossenes Gehause
? Sollen/wuerden die einen Elko aufheizen ?
Was spricht gegen dickeren Draht ? Ein viertel des Verlustes waeren
immer noch genug. Ich wuerd fuer eine Spule, dh schlechtere Waermeabgabe
wie einzelner offener Draht, mit weniger als vielleicht 5A/mm^2 rechnen.
Bernd Stromberg schrieb:> Würde der Draht das mitmachen
Wahrscheinlich. So ein Draht darf leicht über 100 GradC heiss werden, je
wärmer je kürzer die Lebensdauer, viele CuL Drähte gehen bis 185 GradC.
Kritischer wären also Plastikhalterumgen etc.
Bernd Stromberg schrieb:> ich habe mir eine mehrlagige Spule zusammengerechnet und probehalber> gewickelt. Gewickelt wird mit 0.85er Kupferlackdraht (Durchmesser).> Bei 5 A würden über diesem Draht eine Leistung von 2.08 W umgesetzt> werden.> Würde der Draht das mitmachen oder ist das zu viel?
Kommt drauf an. Kupfer schmilzt bei ~1000°C, da wirst du mit 2W
Heizleistung wohl nicht gleich hin kommen. Aber die Isolation dürfte
wesentlich empfindlicher auf Erwärmung reagieren. Oder die Kontaktierung
(gelötet?)
Der prinzipielle Zusammenhang ist so: Heizleistung führt zur Erwärmung
gegenüber der Umgebung. Das führt zu einem Energieabfluß in die
Umgebung. Es stellt sich ein Gleichgewichtszustand ein, wo die
Heizleistung und die abgestrahlte Leistung gleich sind.
Aus Beobachtungen weiß man, daß für eine gegebene Anordnung die
Temperaturerhöhung (ungefähr) proportional zur Heizleistung ist. Den
Proportionalitätsfaktor nennt man den Wärmewiderstand der Anordnung.
Formelzeichen R_th, Einheit K/W (Kelvin pro Watt). Kennst du sicher als
Angabe bei Kühlkörpern.
Konkret für deinen Fall: du muß den Wärmewiderstand deiner Spule
herausfinden (notfalls schätzen). Dann weißt du, wieviel wärmer als die
Umgebung deine Spule werden wird. Das vergleichst du dann mit der
zulässigen Temperatur von Isolation, Kontaktierung etc.
Axel S. schrieb:> Konkret für deinen Fall: du muß den Wärmewiderstand deiner Spule> herausfinden (notfalls schätzen). Dann weißt du, wieviel wärmer als die> Umgebung deine Spule werden wird. Das vergleichst du dann mit der> zulässigen Temperatur von Isolation, Kontaktierung etc.
Vielen Dank für den Hinweis. Mal sehen ob man diesen abschätzen kann.
Sabberalot W. schrieb:> Die 2 W sind eine Sache. Aber wie sollen die weg ? Geschlossenes Gehause> ? Sollen/wuerden die einen Elko aufheizen ?
Die Drossel befindet sich in einem geschlossenen Gehäuse. Wahrscheinlich
auch vergossen. Nein, keine Elkos.
Sabberalot W. schrieb:> Was spricht gegen dickeren Draht ?
Platz. Das einzige was sich machen lässt wäre die Induktivität zu
verringern, aber das hat wieder andere Nachteile. Es wird wohl wieder
ein Kompromis werden.
Ich werde nicht darum herumkommen selber Messungen mit meinen Aufbau zu
machen, aber die 2 W erscheinten mir auf den ersten Blick sehrn viel.
Deswegen die Nachfrage bei euch.
Bernd Stromberg schrieb:> Bei 5 A würden über diesem Draht eine Leistung von 2.08 W umgesetzt> werden.
2W dürften zumindest für den Lackdraht keine Probleme bringen.
In Netztrafos werden noch ganz andere Leistungen erzeugt. Dessen
Nennleistung wird nämlich nicht durch den Kernquerschnitt, sondern
allein durch dessen Möglichkeit, seine Verlustleistung loszuwerden,
begrenzt.
Bernd Stromberg schrieb:> Bei 5 A würden über diesem Draht eine Leistung von 2.08 W umgesetzt> werden.> Würde der Draht das mitmachen oder ist das zu viel? Man muss> fairerhalber sagen, dass dies der maximale Strom wäre, der aber in der> Praxis eher sehr selten gefahren wird.
Für Spulen sind mir 2,5A/mm^2 geläufig.
Der Querschnitt Deines CuL hat ca. 0,57mm^2, weshalb der Draht nur mit
ca. 1,4A dauerbelastbar ist.
Bernd Stromberg schrieb:> Die Drossel befindet sich in einem geschlossenen Gehäuse. Wahrscheinlich> auch vergossen.
Wenn Du die Drossel nicht zwingend vergießen mußt, lass das besser
bleiben, weil es die Wärmeabfuhr verschlechtert.
Kann als "Abschirm-Gehäuse" auch Lochblech in Frage kommen?
Und welchen A-Wert willst Du durchschnittlich fahren können?
Grüße
Harald W. schrieb:> Diese Angabe ist genausoschlecht wie die "berühmten"> 1000µF/1A bei Siebelkos
Richtig. Aber manch einer hat einen kleinen Kopf in den nicht viel
hinein geht
1
Windungen Fläche Stromdichte
2
Type S n/pri n/sek Afe AFen n/230V Durchm. innen aussen Eisengewicht
3
Kern VA Wdg/V Wdg/V cm2 cm2 Wdg. mm pri A/mm2 A/mm2 Gramm
Nützt es dem TE irgendetwas, wenn hier Äpfel mit Birnen verglichen
werden?
Oder ist er mit einem durchschnittlichen Stromdichte-Wert, der übrigens
auch in entspr. Auslegungs-Fachbüchern genannt wird, nicht besser
bedient?
Von der Drossel wissen wir bisher nur, daß sie mehrlagig gewickelt und
abgeschottet in einem Gehäuse ist.
Womöglich auch noch vergossen.
Also mit hundsmiserabler Wärmeabfuhr-Möglichkeit.
Unter diesen Randbedingungen ohne weiteres das hier vom Stapel zu
lassen:
MaWin schrieb:> Bernd Stromberg schrieb:>> Würde der Draht das mitmachen>> Wahrscheinlich. So ein Draht darf leicht über 100 GradC heiss werden, je> wärmer je kürzer die Lebensdauer, viele CuL Drähte gehen bis 185 GradC.
halte ich offengestanden für wenig zielführend wenn nicht sogar
unangebracht leitsinnig! :)
Weil es NICHT darum geht, welche T der CuL "mitmacht", sondern darum,
daß die Dauerbetriebs-Festigkeit der Drossel erreicht werden kann.
Und da ist bei Elektromaschinen (auch ruhenden) bei 60°C nun mal das
Ende der Fahnenstange erreicht.
@ Bernd Stromberg:
Nachdem Du die Drossel nun schon gewickelt hast, pack sie in ein Gehäuse
ein und betreib sie mal so, wie Du das willst.
Kontrollier aber dabei bitte die T-Entwicklung.
Alles andere nützt Dir nämlich m.E. nichts, weil es ggf. vorzeitig
verreckt.
Umwickeln kannst Du ggf. die Drossel ja immer noch. ;)
Grüße
L. H. schrieb:> Wenn Du die Drossel nicht zwingend vergießen mußt, lass das besser> bleiben, weil es die Wärmeabfuhr verschlechtert.
Nicht notwendigerweise.
Luft ist ein verdammt schlechter Wärmeleiter. Nahezu alles andere (ja,
ok, außer Vakuum) ist besser. Wenn man nur geringe Temperaturüberhöhung
anstrebt, ist Verguß besser; weil da Wärmeleitung überwiegt gegenüber
Wärmestrahlung. Der unangenehme Effekt bei Verguß besteht darin, daß man
Bauteile aufheizt, die sonst eher kühl geblieben wären.
Axel S. schrieb:> Luft ist ein verdammt schlechter Wärmeleiter. Nahezu alles andere (ja,> ok, außer Vakuum) ist besser...
Ist zweifellos ein unbestreitbares Argument. :)
Andererseits kann aber Luft-Kühlung durchaus tauglich sein.
Sei es z.B. bei Prozessoren in Laptops, ohne die ich Dir gar nicht
antworten könnte, oder auch z.B. bei Verbrennungs-Motoren (Deutz, Hatz
o.ä.)
Nun wird der TE wohl kaum ein Luft-Gebläse zur Kühlung seiner Drossel
einbauen wollen, aber wenn schon der eine oder andere mit Trafo-Daten
daherzukommen beliebt, muß m.E. schon auch die Frage zulässig sein,
inwieweit solche Daten völlig kritiklos auf den Anwendungsfall des TE
(vergleichbar) übertragbar sind.
Noch dazu ohne genaue Kenntnis des Sachverhaltes bei der Drossel des TE!
Was wir dazu definitiv wissen, umriß ich bereits, so weit ich das
richtig verstanden habe.
Wogegen ich aber prinzipiell geneigt bin, mich zu wehren, ist, mich auf
Grund mangelnder Kenntnis von Sachverhalten auf Argumente einzulassen,
die ungefähr genau so viel wert sind, wie wenn man in die Milchkugel von
Wahrsagern schaut. ;)
Bei Luftkühlung zur Wärmeabfuhr kann auch stinknormale Konvektion
tauglich sein.
Nicht umsonst fragte ich den TE danach, ob für seine "Abschirm-Zwecke"
auch Lochblech in Frage kommt.
Die vom Kollegen MaWin angeführten Trafo-Daten "leben" auch nur von der
möglichen Konvektion bei Trafos.
Wissen wir, inwieweit das tatsächlich mit der Drossel-Konstellation beim
TE vereinbar ist?
Ich weiß das leider nicht definitiv.
Weshalb ich mich zunächst auch lieber an bekanntermaßen zuverlässigen
Durchschnitts-Werten bzgl. Stromdichte orientiere.
Und zwar exakt solchen Werten, bei denen keinerlei "Theater" bzgl.
Dauerbetriebs-Festigkeit zu erwarten ist.
Dazu müssen die nach h.M. anerkannten 2,5A/mm^2 erst mal widerlegt
werden!
Und zwar NICHT mit irgendeinem gar nicht vergleichbaren Firlefanz,
sondern mit Argumenten, die im Einzelfall auch tatsächlich stichhaltig
sind. :)
Übrigens halte ich den Wert von ca. 2,5A/mm^2 bzgl. des mir bisher
Bekannten zur Drossel des TE eher für zu hoch angesetzt.
Naja, seine T-Messungen können uns vielleicht eines Besseren belehren.
:D
Grüße
L. H. schrieb:> Axel S. schrieb:>> Luft ist ein verdammt schlechter Wärmeleiter. Nahezu alles andere (ja,>> ok, außer Vakuum) ist besser...>> Ist zweifellos ein unbestreitbares Argument. :)>> Andererseits kann aber Luft-Kühlung durchaus tauglich sein.> Sei es z.B. bei Prozessoren in Laptops, ohne die ich Dir gar nicht> antworten könnte, oder auch z.B. bei Verbrennungs-Motoren (Deutz, Hatz> o.ä.)
Äpfel und Birnen.
Der TE hat ein geschlossenes Gehäuse. Jeder Weg, Wärme aus dem Gehäuse
heraus zu bekommen, führt über dessen Oberfläche. Ab da kann (und wird)
dann Luft den Job übernehmen. Allerdings muß die Wärme erst mal von der
Drossel zum Gehäuse gelangen. Und weil man eine Drossel (anders als z.B.
ein TO-220 Gehäuse) nicht einfach innen an das Gehäuse schrauben kann,
muß irgendein Medium innerhalb des Gehäuses den Wärmetransport
übernehmen. Und da ist dann Vergußmasse (Epoxidharz, Silikongummi,
etc.) allemal besser als Luft. Sinnvollerweise würde man die Drossel und
andere Bauteile, die warm werden, nahe an den Rändern der Platine
plazieren, damit der Weg zur Gehäusewand kurz ist.
Wir können gern bei deinem Beispiel bleiben. Wenn ein Computer ein
geschlossenes Gehäuse hat, dann bindet man den Prozessor auch thermisch
gut an selbiges an. Man macht Wärmeleitpaste zwischen Heatspreader und
Wärmeleitvorrichtung (Bleche, Heatpipes) - weil die Paste Wärme besser
leitet als Luft. Und man füllt eine Heatpipe nicht mit Luft, sondern mit
einem anderen Medium, das Wärme gut leitet.
Axel S. schrieb:> Konkret für deinen Fall: du muß den Wärmewiderstand deiner Spule> herausfinden (notfalls schätzen). Dann weißt du, wieviel wärmer als die> Umgebung deine Spule werden wird.
Das gewickelte Kupfer wird eine halbwegs homogene Temperatur besitzen,
weil der dominante Wärmewiderstand/Wärmeübergangswiderstand zwischen
Spulte und Umgebung liegt. Da braucht man nicht zu schätzen, sondern
kann einfach mal messen.
Die lineare Änderung der Leitfähigkeit des Kupfers liegt bei 20°C um
0.004 1/K, d.h. bei einer Temperaturerhöhung von 20°C auf noch
tolerierbare 70°C steigt der Widerstand deiner Spule auf das 1.2-fache.
Baue also eine vernünftige 4-Leiter-Messung (Kelvin-Anschluss) für den
Widerstand auf und benutze den eingespeisten Messstrom gleichzeitig zum
Heizen. Damit kannst du die Spulentemperatur recht direkt messen. Bei
einer Spule mit dickerem Draht sinkt im Wesentlichen die Verlustleistung
- entsprechend sinkt die Temperaturerhöhung.
Axel S. schrieb:> Man macht Wärmeleitpaste zwischen Heatspreader und> Wärmeleitvorrichtung (Bleche, Heatpipes) - weil die Paste Wärme besser> leitet als Luft.
Wärmeleitpaste wirkt im wesentlichen nicht durch ihre
Wärmeleitfähigkeit. Die spielt bei zu überbrückenden Entfernungen in der
Größenordnung der Rauhigkeit der Metalloberfläche (25µm) kaum eine
Rolle. Entscheidend ist der wesentlich kleinere
Wärmeübergangswiderstand Metall-Paste verglichen mit Metall-Luft.
Wolfgang schrieb:> Axel S. schrieb:>> Man macht Wärmeleitpaste zwischen Heatspreader und>> Wärmeleitvorrichtung (Bleche, Heatpipes) - weil die Paste Wärme besser>> leitet als Luft.>> Wärmeleitpaste wirkt im wesentlichen nicht durch ihre> Wärmeleitfähigkeit. Die spielt bei zu überbrückenden Entfernungen in der> Größenordnung der Rauhigkeit der Metalloberfläche (25µm) kaum eine> Rolle. Entscheidend ist der wesentlich kleinere> Wärmeübergangswiderstand Metall-Paste
Darüber möchtest du vielleicht nochmal nachdenken.
Es geht um den Wärmeübergangswiderstand vom Bauteil zum Kühlkörper. Der
Unterschied zwischen Montage mit Paste vs. ohne Paste liegt eben darin,
daß einmal Luft in den Unebenheiten zwischen den beiden metallischen
Flächen ist und das andere Mal Paste. Einmal ein thermischer Isolator
und einmal ein thermischer Leiter (naja, halbwegs).
Axel S. schrieb:> Darüber möchtest du vielleicht nochmal nachdenken.
Warum?
Bei Montage eines Bauelements mit/ohne Wärmeübergangspaste tritt der
Übergang Metall-Paste bzw. Metall-Luft natürlich zweimal auf.
Axel S. schrieb:> Einmal ein thermischer Isolator und einmal ein thermischer Leiter> (naja, halbwegs).
Und nochmal NEIN. Rechne einfach mal nach.
Es geht nicht um die Wärmeleitfähigkeit des dazwischenliegenden Mediums,
denn die schlägt bei den Schichtdicken, im Vergleich zum
Wärmeübergangswiderstand zwischen den Medien, nur marginal zu Buche.
Axel S. schrieb:>> Andererseits kann aber Luft-Kühlung durchaus tauglich sein.>> Sei es z.B. bei Prozessoren in Laptops, ohne die ich Dir gar nicht>> antworten könnte, oder auch z.B. bei Verbrennungs-Motoren (Deutz, Hatz>> o.ä.)>> Äpfel und Birnen.
Nix Äpfel und Birnen - denn dem weiteren Kontext ist entnehmbar, was
eigentlich als Kühlung anzustreben ist:
Konvektion direkt an der Spule. ;)
Denn genau genommen ist nur ruhende Luft ein recht guter
"Wärme-Isolator". :)
Ermöglicht/eröffnet man der Luft jedoch eine freie
Strömungs-Möglichkeit, sieht das schon ganz anders aus.
Axel S. schrieb:> Der TE hat ein geschlossenes Gehäuse. Jeder Weg, Wärme aus dem Gehäuse> heraus zu bekommen, führt über dessen Oberfläche. Ab da kann (und wird)> dann Luft den Job übernehmen.
Wie "geschlossen" das Gehäuse sein muß, wissen wir bis jetzt noch nicht.
Und nein - nicht jeder Weg der Wärmeabfuhr führt über die
Gehäuse-Oberfläche.
Jedenfalls dann nicht, wenn das Gehäuse aus Lochblech besteht.
Weil dann Konvektion im Gehäuse, also direkt an der Spule, stattfinden
kann. ;)
Sollte ein Lochblech nicht verbaut werden können, kann man auch darüber
nachdenken, ob unten- und obenliegende Schlitze oder Bohrungen im
Gehäuse "verkraftbar" sind, um Konvektion an der Spule erreichen zu
können.
Grüße
