Hallo! Fuer einen Test will soll ich ein Geraet bauen, welches einen hohen Einschaltstrom bezieht. (65A max) Die Versorgung des Geraetes wird mittels 320V DC durchgefuehrt und wird mittels einem Relais (welches getestet werden soll) geschalten. Zum Entladen der Kondensatoren benutze ich Drahtwiderstaende in Alugehaeusse. Datenblatt im Anhang. 2x2.2k parallell. Sprich 1.1kOhm. Nun moechte ich die Waermeabstrahlung der Widerstaende berechnen. Geplant ist, diese ohne Kuehlkoerper auf einer Streifenrasterplatine zu montieren. Sollte kein Problem sein, da die 100W nur fuer 1s anliegen, danach 23s ausgeschalten sind. Nun zu meiner Frage: Wie kann ich die Waerme an der Oberflaeche der Widerstaende berechnen? UL = 320V RL = 1.1kOhm Nehmen wir an die Widerstaende sind exakt gleich, sprich die Leistung teilt sich gleichmaessig auf. Somit haben wir 50W/150mA fuer eine Zeit von 1s an einem Widerstand. Laut der Grafik im Datenblatt waeren das bei Dauerbelastung 160 Grad Celsius. Da ich aber keine dauerhafte Belastung habe, wie kann ich das dann Berechnen? Darf ich die Durchschnittsleistung hernehmen (also 2W)? Ich persoenlich glaube das ist falsch, da die bei ersten Versuchen deutlich waermer werden als <20 Grad Celsius. Kann mir da jemand helfen? Mfg EDIT: Die Anzahl der Einschaltvorgaenge liegt bei 3600.
Philip Z. schrieb: > Darf ich die Durchschnittsleistung hernehmen (also 2W)? Ja, darfst du. Nur die Pulsbelastung muss auch passen (Power Overload im DB), damit die Dinger überleben. Bei 2W lässt sich das auf der Grafik kaum erkennen, aber der HSA10 könnte da schon einen "Temperature Rise" von 20° haben. Also Raumtemperatur (zB 25°C) + 20° = 45°C. Leider steht unter der Grafik wie ich gerade sehe "For resistor mounted on standard heatsink, related to power dissipation". D.h. die Angabe ohne Kühlkörper fehlt wohl...
Man sollte sich nicht auf eine Abstrahlung von Widerstaenden verlassen. Zum einen Geht die Strahlung mit der Temperatur hoch 4, zum anderen ist die Emissivitaet be den relevanten Wellenlaengen entscheidend. Dh schwarz im Sichtbaren Spektrum bedeutet nicht schwarz im Infraroten. Dh wenn die Oberflaeche verbrannt ist, kann die Emissivitaet zu- oder abnehmen. Ein hohe Emissivitaet bedeutet hier tiefere Temperatur. Auf deutsch : Strahlungskuehlung funktioniert hier grad nicht in genuegendem Masse. Solche Widerstaende sind entweder Konduktionsgekuehlt, dh an einen Block angeschraubt, und/oder Konvektionsgekuehlt, dh mit Umluft. Und zwar frei konvektiert oder zwangskonvektiert.
Dr. Schäfer schrieb: > Leider steht unter der Grafik wie ich gerade sehe "For resistor mounted > on standard heatsink, related to power dissipation". D.h. die Angabe > ohne Kühlkörper fehlt wohl... Hmm ja stimmt, hab ich übersehen... Hondo Z. Schnell schrieb: > Man sollte sich nicht auf eine Abstrahlung von Widerstaenden verlassen. > Zum einen Geht die Strahlung mit der Temperatur hoch 4, zum anderen ist > die Emissivitaet be den relevanten Wellenlaengen entscheidend. Dh > schwarz im Sichtbaren Spektrum bedeutet nicht schwarz im Infraroten. Dh > wenn die Oberflaeche verbrannt ist, kann die Emissivitaet zu- oder > abnehmen. Ein hohe Emissivitaet bedeutet hier tiefere Temperatur. Auf > deutsch : Strahlungskuehlung funktioniert hier grad nicht in genuegendem > Masse. > > Solche Widerstaende sind entweder Konduktionsgekuehlt, dh an einen Block > angeschraubt, und/oder Konvektionsgekuehlt, dh mit Umluft. Und zwar frei > konvektiert oder zwangskonvektiert. WTF. :D Ich versteh nur den zweiten Absatz so halbwegs, und der hilft mir nicht wirklich. Dass der Widerstand nur Luftgekühlt ist, ist mir klar^^ Also kann ich die Oberflächentempereatur in dem Fall nur Messen. Danke jedenfalls!
Man kann die Widerstände zwar knapp bemessen, sollte aber in Hinterkopf behalten, daß P=U*I ist wenn das Relais mal nicht funktioniert. Dann lötet sich der Widerstand evtl. aus oder Ihr braucht bei ungünstigem Aufbau die Feuerwehr. Glühende Widerstände oder Sicherungen verzundern auch mit der Zeit, womit sich der Querschnitt verringern kann bis sie durchbrennen.
Hondo Z. Schnell schrieb: > Dh > wenn die Oberflaeche verbrannt ist, kann die Emissivitaet zu- oder > abnehmen. Ein hohe Emissivitaet bedeutet hier tiefere Temperatur. Die Emissivität spielt eine eher untergeordnete Rolle. Wärmeleitung, Wärmeübergang und Luftkonvektion sind viel wichtiger, wenn man nicht gerade einen Satelliten konstruiert.
oszi40 schrieb: > Man kann die Widerstände zwar knapp bemessen, sollte aber in Hinterkopf > behalten, daß P=U*I ist wenn das Relais mal nicht funktioniert. Dann > lötet sich der Widerstand evtl. aus oder Ihr braucht bei ungünstigem > Aufbau die Feuerwehr. Ja das ist klar. Hatten wir schon das ein oder andere mal, dass die Relais ausgefallen sind. Darum befindet sich das auch in staendiger Beobachtung.
Dr. Schäfer schrieb: > D.h. die Angabe > > ohne Kühlkörper fehlt wohl... Wir haben uns damals (tm) im Physik-Praktikum derart beholfen, das wir ein Thermometer am Widerstand befestigt haben. Und den Widerstand mit einer bzw. mehreren bekannten Leistungen gequält ähm belastet haben. sprich DC, Abwarten bis zum thermischen Gleichgewicht. Der Rest ist einfaches Umrechnen. Da Jim Williams in einer seiner Veröffentlicheungen ein ähnliches Verfahren für Messungen an Transistorgehäusen beschreibt: Kann wohl nicht der schlechteste Weg sein, das wir das so gemacht haben .-) Wäre als ein Weg für dne TE, zu den Daten zu kommen. Ein anderer ist es, beim Hersteller anzurufen. Die werden das Thema schon erledigt haben mit der Messung.
@ Philip Z. (zudy) >Zum Entladen der Kondensatoren benutze ich Drahtwiderstaende in >Alugehaeusse. Datenblatt im Anhang. >2x2.2k parallell. Sprich 1.1kOhm. Welchen Typ hast du denn? Den 5W oder 300W Typ? Für viele Drahtwiderstände geben die Hersteller Überlastfälle an. Typisch sind 10fache Leistung für 5s. Unterhalb von 100ms, wo es kaum nennenswerte Wärmeleitung gibt, zählt die Pulsenergie, da gibt es für einige Widerstände auch Diagramme. >Nun moechte ich die Waermeabstrahlung der Widerstaende berechnen. Wärmeabgabe. Strahlung ist nur ein Teil davon, bei eher geringen Temperaturdifferenzen der deutlich kleinere. >Berechnen? Darf ich die Durchschnittsleistung hernehmen (also 2W)? Ja. >Ich persoenlich glaube das ist falsch, da die bei ersten Versuchen >deutlich waermer werden als <20 Grad Celsius. Welcher Typ? Für deine Entladung würde ich mindestens den 25W Typ nehmen.
Falk Brunner schrieb: > Welchen Typ hast du denn? Den 5W oder 300W Typ? Ups, das hab ich ja ganz vergessen zu schreiben. Ich habe 50W Widerstaende verwendet. > Für viele Drahtwiderstände geben die Hersteller Überlastfälle an. > Typisch sind 10fache Leistung für 5s. Unterhalb von 100ms, wo es kaum > nennenswerte Wärmeleitung gibt, zählt die Pulsenergie, da gibt es für > einige Widerstände auch Diagramme. Laut Datenblatt sind es bei denen 5fache Belastung fuer 5 Sekunden. > Wärmeabgabe. Strahlung ist nur ein Teil davon, bei eher geringen > Temperaturdifferenzen der deutlich kleinere. Ok. >>Berechnen? Darf ich die Durchschnittsleistung hernehmen (also 2W)? > > Ja. > Hmm. Habe mir jetzt das alles nochmal genau angeschaut. In der ersten Tabelle wird bei dem HSA50 unter "without heatsink" 20 angegeben. Seh ich das richtig, dass der Widerstand ohne Kuehlkoerper nur mehr 20W ab kann? Das wuerde bedeuten, dass ich den Widerstand fuer eine Sekunde mit der 2.5 fachen Leisung belaste, was wiederum kein Problem sein soll. >>Ich persoenlich glaube das ist falsch, da die bei ersten Versuchen >>deutlich waermer werden als <20 Grad Celsius. > Welcher Typ? > Für deine Entladung würde ich mindestens den 25W Typ nehmen. Naja der 50W Widerstand scheint ohne Kuehlkoerper am Limit zu sein, bzw. eine sichere Verwendung nicht ermoeglichen. Werde wohl doch noch einen Kuehlkoerper anbringen.
Philip Z. schrieb: > Hmm. Habe mir jetzt das alles nochmal genau angeschaut. In der ersten > > Tabelle wird bei dem HSA50 unter "without heatsink" 20 angegeben. Seh > > ich das richtig, dass der Widerstand ohne Kuehlkoerper nur mehr 20W ab > > kann? > so ist es. > > > Das wuerde bedeuten, dass ich den Widerstand fuer eine Sekunde mit der > > 2.5 fachen Leisung belaste, was wiederum kein Problem sein soll. Richtig, ist kein Problem. Hilft Dir aber hierbei: > Nun zu meiner Frage: Wie kann ich die Waerme an der Oberflaeche der > Widerstaende berechnen? überhaupt nicht weiter. Und das wolltest du ja geklärt wissen (ursprünglich).
Andrew Taylor schrieb: >> Nun zu meiner Frage: Wie kann ich die Waerme an der Oberflaeche der >> Widerstaende berechnen? > > > überhaupt nicht weiter. > Und das wolltest du ja geklärt wissen (ursprünglich). Stimmt. Abes wies aussieht wird das eh nicht moeglich sein zu berechnen. Insofern gebe ich mit dieser Einsicht zufrieden. Vielen Dank an alle die mir Infos dazu gegeben haben!
Philip Z. schrieb: > Stimmt. Abes wies aussieht wird das eh nicht moeglich sein zu berechnen. Nö, wie es aussieht, liest Du nicht. Der Weg, WIE man's, ist oben von mir beschrieben worden. Allerdings erfordert dies Deine eigene Anstrengung.
Andrew Taylor schrieb: > Der Weg, WIE man's, ist oben von mir beschrieben worden. > > Allerdings erfordert dies Deine eigene Anstrengung. Ich hatte danach gefragt ob sich die Oberflaechenerwaermung berechnen laesst. Dass ich das Ganze messen kann ist mir bewusst. Du hast nur geschrieben dass ich es messen kann bzw. den Hersteller nach einem Diagramm ohne Kuehlkoerper fragen soll. Eventuell habe ich mich auch ungluecklich ausgedrueckt. Ich denke dass sich der 50W Widerstand bei einer 1 sekuendigen Belastung mit 50W und anschliessender Ruhephase von 23s (3600 Zyklen) mehr erwaermt als bei einer Dauerbelastung mit circa 2W. Deswegen bin ich zu meiner Frage gekommen wie ich die Erwaermung errechnen kann...
@ Philip Z. (zudy) >Ich denke dass sich der 50W Widerstand bei einer 1 sekuendigen Belastung >mit 50W und anschliessender Ruhephase von 23s (3600 Zyklen) mehr >erwaermt als bei einer Dauerbelastung mit circa 2W. Das glaube ich nicht, wenn gleich bei der Pulslast natürlich die Temperatur zyklisch steigen und fallen wird, wo sie bei 2W Dauerlast konstant ist. Somit ist die Spitzentemperatur nach der 1s mit 50W natürlich höher. Ich würde aber nicht mehr als 10K erwarten, eher weniger.
Philip Z. schrieb: > Ich hatte danach gefragt ob sich die Oberflaechenerwaermung berechnen > Genau dies habe ich Dir erklärt. Du benötigst dafür die Angabe W/K die der Widerstand im "nicht auf Kühlkörper montierten Zustand" hat. Eben den hast/kennst Du nicht (bisher). > laesst. Dass ich das Ganze messen kann ist mir bewusst. nö. Die Messung (die ich skizziere) beschreibt, wie Du durch Messung auf den obigen Datensatz kommst. Diesen kannst du dann für alle Zeit bei Deiner realen Aufgabe verwenden. Zum BERECHNEN. Eben das ist der Unterschied. Versuch das nochmal nachzuvollziehen.
Falk Brunner schrieb: > Somit ist die Spitzentemperatur nach der 1s mit 50W > > natürlich höher. Ich würde aber nicht mehr als 10K erwarten, eher > > weniger. Eben diese Erwartung kann man leicht bestätigen/exakt berechnen, wenn man die Wärmekapazität des Bauteils ermittelt. etc. Leute, das ist 1. Semester-Stoff!!!
Falk Brunner schrieb: > Das glaube ich nicht, wenn gleich bei der Pulslast natürlich die > Temperatur zyklisch steigen und fallen wird, wo sie bei 2W Dauerlast > konstant ist. Somit ist die Spitzentemperatur nach der 1s mit 50W > natürlich höher. Ich würde aber nicht mehr als 10K erwarten, eher > weniger. Habe jetzt gerade einen Temperaturfuehler aufgeklebt. Bin nach 10 Zyklen schon bei 55Grad angekommen... Pulsdauer (1s/20s) Muss wohl mal testen wie warm die bei Dauerbelastung werden.
Andrew Taylor schrieb: > Leute, das ist 1. Semester-Stoff!!! Entschuldige bitte, dass ICH noch nicht studiert habe.
Philip Z. schrieb: >> . Ich würde aber nicht mehr als 10K erwarten, eher >> weniger. OMG!! Falk würfelt mal wieder. Jedoch: So schnell wird aus Vermutung bittere Enttäuschung: > > Habe jetzt gerade einen Temperaturfuehler aufgeklebt. > > Bin nach 10 Zyklen schon bei 55Grad angekommen... Pulsdauer (1s/20s) Lass das Pulsexperiment mal > 1h laufen, und du wirst praxis-feste Ergebnisse erhalten. > > Muss wohl mal testen wie warm die bei Dauerbelastung werden. Solltest Du sogar ganz bestimmt, außer du hast den Job nach 3 monaten nicht mehr, dann kann es Dir theoretisch egal sein was für Dinge da implementiert werden. Aber gute Ing.praxis ist es eher , das zumindest 1x sauber per Versuchsreihe durchzuführen .-) Wird zwar schwer, alten "made in Germany" Level zu halten -- aber anstreben solltest Du es. g'd luck!
Philip Z. schrieb: > Andrew Taylor schrieb: >> Leute, das ist 1. Semester-Stoff!!! > > Entschuldige bitte, dass ICH noch nicht studiert habe. Das ging, wie Du bereits aus dem Quote entnehmen kannst, nicht an Dich. Dennoch: ist ein Studium dafür nicht nötig. Umso mehr solltest Du Dir aber den Rat von Mitmenschen zu Herzen nehmen, die derartige Experimente schon (erfolgreich) durchgeführt haben. my 2 cents. Gleich mal nen tippfehler korrigieren: >Du benötigst dafür die Angabe W/K die der Widerstand im "nicht auf Kühlkörper montierten Zustand" hat. Korr.: K/W war gemeint.
> Andrew Taylor schrieb:
Ok, danke dir!
Habe deine Beschreibung in diesem Falle falsch verstanden!
Jetzt wird mir so langsam klar was du meintest... :)
@ Philip Z. (zudy) >Habe jetzt gerade einen Temperaturfuehler aufgeklebt. >Bin nach 10 Zyklen schon bei 55Grad angekommen... Pulsdauer (1s/20s) Dann ist dein Puls möglicherweise a) nicht nur 1s b) nicht nur 50W Wie wird eine Puls den generiert? Du entlädst Kondensatoren? Welche Spannung und Kapazität? >Muss wohl mal testen wie warm die bei Dauerbelastung werden. Sicher.
Falk Brunner schrieb: > Dann ist dein Puls möglicherweise > a) nicht nur 1s > b) nicht nur 50W Naja die Werte sind nich soo genau. Es sind 1.2s mit dem Oszi gemossen und 320V DC an 1.1kOhm, also 46.5W wenn man davon ausgeht dass sich der Strom 1:1 auf die parallellen Widerstaende aufteilt. > Wie wird eine Puls den generiert? Du entlädst Kondensatoren? Welche > Spannung und Kapazität? Ich lade von einer DC Quelle eine Kondensatorbank. Das Relais zieht nach oben genanntem Zeitintervall an, wodurch die Kondensatorbank 3x15uF (450V) laedt. Diese werden ueber die Widerstaende entladen. Der Sinn ist, Stromspitzen durch das Relais zu generieren.
Philip Z. schrieb: > wodurch die Kondensatorbank 3x15uF > > (450V) laedt. Diese werden ueber die Widerstaende entladen. HmmHmmhmm, wenn die Widerstände nur die 45uF entladen, und die 320V DC Speisequelle nicht **gleichzeitig** die Widerstände speist, dann sind es zwar ca 45W mit denen die Widerstände beaufschlagt werden. Aber die Energie (== was letztlich hier zur Erwärmung führt) ist deutlich niedriger: Die Kondensatorbank gibt das ca. 2,3 Ws Energie an die Widerstände ab. wenn Du da also eine Anordnung aus HSA/HSC 50 hast, , erscheinen mir die Ergebnisse (55 Grad Celsius) nicht so richtig plausibel. der Wert wird natürlich >2,3Ws, wenn Du die Widerstände gleichzeitg dran läßt während die Kondensatoren an die 320V DC Quelle geschaltet werden. Wsoll das so designed werden? Ich denke da sollte man nochmal kritisch drüberschauen.
Angehängte Dateien:
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untitled.JPG
11 KB
Andrew Taylor schrieb: > HmmHmmhmm, > wenn die Widerstände nur die 45uF entladen, und die 320V DC Speisequelle > nicht **gleichzeitig** die Widerstände speist, Nein, die 320V speisen schon gleichzeitig die Widerstaende. Es ist nichts anderes als ein Gleichrichter, 3x15uF und die Widerstaende. (Load) Da unsere DC Netzteile Spitzen auf 20A limitieren, verwenden wir eine Kondensatorbank (1F ca) am Ausgang des Netzteils. P.S. Die Begriffe nicht kritisieren :D hab das gerade aus der englischen Doku geklaut.
@ Philip Z. (zudy) > untitled.JPG Damit kann man wenig anfangen. Zeiche einen richtigen Schaltplan. >Nein, die 320V speisen schon gleichzeitig die Widerstaende. Aua. >Es ist nichts anderes als ein Gleichrichter, 3x15uF und die >Widerstaende. (Load) Womit die Sache mit den 50W nicht stimmt. >Da unsere DC Netzteile Spitzen auf 20A limitieren, verwenden wir eine >Kondensatorbank (1F ca) am Ausgang des Netzteils. 1F für 450V? Hoppla!
Falk Brunner schrieb: > Womit die Sache mit den 50W nicht stimmt. doch das paßt schon, P = sqr U / R grob abgeschätzt. Es ist sicher energiesparender, die Widerstände nicht dauerhaft parallel zur speisequelle zu legen. Aber das ist eine andere Geschichte.
Habe mal einen Widerstand vergleichbarer Größe OHNE Alu-housing hergenommen: KKA11, 51x10x10mm, 2,73Ohm, waagerecht in ruhender Luft beaufschlagt mit 0,87A, 2,377V = 2,07W gemessen mittig nach >5min: 51°C über Tumg nur mal so als Anhaltspunkt
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