Kühlkörper aufgabe lösbar?

Gast #1959922
Lesenswert?
• ▲
▼
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 ?
#1959988
Lesenswert?
• ▲
▼
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
#1960010
Lesenswert?
• ▲
▼
> 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

Antwort schreiben

Hinweis: der ursprüngliche Beitrag ist mehr als 6 Monate alt. Bitte hier nur auf die ursprüngliche Frage antworten, für neue Fragen einen neuen Beitrag erstellen.

Formatierung
  • [c]C-Code[/c]
  • [code]Code in anderen Sprachen, ASCII-Zeichnungen[/code]
  • [math]Formel in LaTeX-Syntax[/math]
  • [[Titel]] – Link zu einem Artikel
  • Verweis auf einen anderen Beitrag: Rechtsklick auf dessen Beitrags-ID (#8078628), „Adresse kopieren“, in den Text einfügen

Mehr zur Formatierung

Längeren Sourcecode als Anhang, nicht in den Text. JPG nur für Fotos und Scans; Zeichnungen und Screenshots als PNG oder GIF. Siehe Bildformate.

Schon registriert? Anmelden

Wird nicht angezeigt. Wir schicken dir einen Link; sobald du damit bestätigst, erscheint dein Beitrag.

Mit dem Abschicken legst du einen kostenlosen Account an und erkennst die Nutzungsbedingungen und die Datenschutzerklärung an.