Temperatur Kühlkörper

ERookie schrieb:
> Muss dabei nur die Verlustleistung berücksichtigt werden und wird diese
> dann zu 100% in Wärme umgewandelt

was soll denn sonst mit der Verlustleistung passieren? Er leuchtet nicht 
und macht auch keine Geräusche - so viel bleibt wohl da nicht übrig.

Für einen brauchbaren Ansatz reicht eine 1:1 Relation.
Die paar Promille, die es weniger würden, bekommst Du sowieso mit keinem 
Kühlkörper weg.
Die "normale" Berechnung ist auch so schon ungenau genug, da jede Menge 
Parameter (Lufttemperatur, "Windgeschwindigkeit" usw.) meist unbekannt 
sind.

ERookie schrieb:
> Muss dabei nur die Verlustleistung berücksichtigt werden und wird diese
> dann zu 100% in Wärme umgewandelt

Ja.

ERookie schrieb:
> Mein Ziel ist es daraus die Temperatur des Kühlkörpers zu ermitteln,
> wenn der IGBT eine bestimmte Zeit betrieben wird.

Schwierig, weil du dabei die Wärmekapazität berücksichtigen musst. 
Normalerweise wird bei Kühlkörpern nur der Wärmewiderstand angegeben, 
was er also im Mittelwert an die Umgebungsluft loswerden kann.

ERookie schrieb:
> Mir ist klar das die Temperatur überall am Kühlkörper unterschiedlich
> hoch ist.

Bei gut wärmeleitendem Aluminium geht man davon aus, dass handelsüblich 
kleine Kühlkörper überall auf ein paar Grad gleich warm ist.

MaWin schrieb:
> Bei gut wärmeleitendem Aluminium geht man davon aus, dass handelsüblich
> kleine Kühlkörper überall auf ein paar Grad gleich warm ist.

Bzw. wichtig ist immer die Temperatur am Montagepunkt des Kühlkörpers. 
Ob er jetzt an den Lamellen 10K weniger hat interessiert normalerweise 
keine Sau.

ERookie schrieb:
> Mein
> Ziel ist es daraus die Temperatur des Kühlkörpers zu ermitteln, wenn der
> IGBT eine bestimmte Zeit betrieben wird.

Sehr ungewöhnlich. Normalerweise legt man einen Kühlkörper so aus, daß 
die max. Dauerverlustleistung des Gerätes so abgeführt werden kann, daß 
im kompletten erlaubten Umgebungstemperturbereich der aufgeschraubte 
Halbleiter nicht zu heiss wird.

Wahlweise kann man eine mittlere Einschaltdauer definieren und 
entsprechend knapper auslegen, aber nur wenn die Belastungszeiten so 
kurz sind, daß der Kühlkörper nicht zu heiss wird.
Dann sollte man sicherheitshalber auch eine 
Übertemperaturerkennung/Abschaltung haben.

ERookie schrieb:
> die Temperatur des Kühlkörpers zu ermitteln, wenn der
> IGBT eine bestimmte Zeit betrieben wird.

Was ist "eine bestimmte Zeit"? Je nachdem muss die Wärmekapazität in 
Betracht gezogen werden oder der Wärmewiderstand gegen Luft oder beides.

Georg

Georg schrieb:
> ERookie schrieb:
>> die Temperatur des Kühlkörpers zu ermitteln, wenn der
>> IGBT eine bestimmte Zeit betrieben wird.
>
> Was ist "eine bestimmte Zeit"? Je nachdem muss die Wärmekapazität in
> Betracht gezogen werden oder der Wärmewiderstand gegen Luft oder beides.
>
> Georg
Ich bin mir sicher, das gemeint ist, daß er die Temperatur im 
Dauerbetrieb möchte. Es ist natürlich klar, daß kurz nach dem Einschaten 
diese Temperatur noch nicht erreicht ist. Die bestimmte Zeit ist also 
die Maximaltemperatur erreicht wurde. Rein mathematisch ist diese Zeit 
unendlich, aber praktisch interessieren ja vernachlässigbare Fehler 
nicht.

In den bekannten Gleichungen für die Temperaturberechnungen mit 
Wärmewiderständen ist dies schon berücksichtigt.

Hi Forum,

danke erstmal für die schnellen und zahlreichen Antworten.

Das hier wäre z.B. einer der IGBTs

https://www.semikron.com/dl/service-support/downloads/download/semikron-datasheet-skiip-1513-gb172-3dl-v3-20451181/

Zu diesem würde ich eben wie schon beschrieben die Temperatur am 
Kühlkörper bei dessen Betrieb über eine Dauer von t=10min berechnen. 
Genauer gesagt wie warm wäre der Kühlkörper nach 10 Minuten. Ich muss 
nichts Konstruieren oder den Kühlkörper für den IGBT auslegen. Das wurde 
ja schon alles gemacht.
Mir fehlt nun der Formelansatz wie ich die Zeit, die Verlustleistung und 
dann daraus die mittlere Temperatur des Kühlkörper nach dem Betrieb 
ermitteln kann.

MfG ERookie

Ich würde es so machen:

1) Bestimmen der Temperaturerhöhung, die man nur durch die 
Wärmekapazität
   des Kühlkörpers hätte:
   => Kühlkörper wiegen, mit entsprechendem Wärmekapazitätswert
   (z.B. Alu) und der in 10min erzeugter Wärmeenergie multiplizieren.

2) Bestimmen der stationären Temperaturerhöhung, wenn der IGBT im
   Dauerbetrieb erreichen würde, mittels Wärmewiderstand.
   Ist der nicht angegeben, muss man ihn halt herausbekommen,
   selbst messen oder mit einem ähnlich grossen mit bekanntem Wert
   vergleichen.

3) Beides in ein Diagramm eingetragen, sieht man sofort,
   wie der Hase läuft.

Elektrofan schrieb:
> Ich würde es so machen:

ich nicht - ich würde mal behaupten, dass nach 10 min die Wärmekapazität 
keinen merklichen Einfluss hat. Die Fehler bei solchen "Berechnungen" 
sind eh sehr gross und beruhen auf Erfahrungswerten, dafür müsste die 
übliche Rechnung mit Wärmewiderständen reichen.

Was anderes wäre es, wenn nur für Sekunden eingeschaltet würde.

Georg

ERookie schrieb:

> Mir fehlt nun der Formelansatz

Nun ja, das wird der klassische "E-hoch-lambda-t"-Ansatz.

> wie ich die Zeit, die Verlustleistung und dann daraus
> die mittlere Temperatur des Kühlkörper nach dem Betrieb
> ermitteln kann.

Die physikalische Analogie drängt sich doch auf:
WärmeWIDERSTAND und WärmeKAPAZITÄT geben einen thermischen
Tiefpass.

Georg schrieb:
> ich würde mal behaupten, dass nach 10 min die Wärmekapazität
> keinen merklichen Einfluss hat.

Hat der TO irgendwo die Größe / Masse seines Kühlkörpers angegeben?
Wenn nicht, wie kannst du dann das behaupten?

> ich nicht - ich würde mal behaupten, dass nach 10 min die Wärmekapazität
> keinen merklichen Einfluss hat.

Aber bis 10 min, und genau das war gefragt.

Elektrofan schrieb:
> Aber bis 10 min, und genau das war gefragt.

Die Aussage kann ohne Kenntnis von Masse und Material des KK 
(Wärmekapazität!) nicht getroffen werden!

>> ektrofan schrieb:
>> Aber bis 10 min, und genau das war gefragt.

> Die Aussage kann ohne Kenntnis von Masse und Material des KK
> (Wärmekapazität!) nicht getroffen werden!

Höchstens mit praktischer Erfahrung.    ;-)