Die maximale Belastung von Bauteilen wird manchmal über den max. Strom,
manchmal über die max. Spannung und manchmal über die max. Leistung
angegeben. Wenn ich das richtig verstanden habe, gibt es eigentlich nur
zwei Mechanismen die ein Bauteil zerstören können: Überhitzung (also zu
viel Leistung) oder man überschreitet eine Durchbruchspannung (zB bei
Dioden oder Kondensatoren).
Nun sollte man aber eine Leistung immer auch in eine anliegende Spannung
umrechnen können. Warum gibt man also nicht immer einfach die maximal
zulässige Spannung für ein Bauteil an?
Um Gedanken zur Spule vorwegzunehmen: Bei einer idealen Spule kann (bei
"aufgeladenem" Magnetfeld und Gleichstrombetrieb die über der Spule
abfallende Spannung null werden. Allerdings würde eine ideale Spule auch
nicht thermisch überlasten, dafür muss sie schon einen gewissen realen
Widerstand aufweisen (der für die maximale Last bekannt sein sollte) und
mit dem man eine maximale Spannung berechnen kann. Warum wird hier also
manchmal der max. Strom und manchmal die max. Leistung angegeben, aber
nie eine maximale Spannung? Natürlich würde hier ein zu großer Strom zB
einen Ferritkern irgendwann in Sättigung bringen wodurch eine Spule
eventuell kein lineares Verhalten mehr zeigt, aber bei den angegebenen
maximalen Werten geht es ja immer um die Zerstörung des Bauteils und
nicht um die "ordnungsgemäße" Funktion für eine spezielle Anwendung.
Danke im voraus!
konrad schrieb:> [...]> Wenn ich das richtig verstanden habe, gibt es eigentlich nur> zwei Mechanismen die ein Bauteil zerstören können: Überhitzung (also zu> viel Leistung) oder man überschreitet eine Durchbruchspannung (zB bei> Dioden oder Kondensatoren).> [...]
Das ist leider eine sehr unvollständige Darstellung.
Es gibt bei einem Bauteil verschiedene physikalische Mechanismen, die
potentiell zerstörerisch sind. Ebenso verschiedene pyhsikalische
Gründe, warum ein Bauteil zwar nicht zerstört wird, aber nicht mehr wie
spezifiziert funktioniert.
Man könnte zwar theoretisch jede Angabe einer Spannung in eine
äquivalente Leistung umrechnen (falls das Bauteil ohmsche Anteile hat),
aber das ist in vielen Fällen garnicht messbar. Z.B. kann man
Überschlagsspannungen eines Widerstands in eine Leistung umrechnen, aber
beim Messen hat der Widerstand garkeine Zeit diese Leistung auch in
Wärme umzusetzen. Wie will man das nun also kontrollieren?
Es liegt auch einfach nicht nahe, einen Prozess wie einen Durchschlag
als Umsetzung von Leistung in Wärme zu betrachten. Denn er bedeutet,
etwa am Beispiel eines Widerstandes nicht, dass der Widerstand als
eine Wirkung hat, sondern sein Aufbau und die Umgebung in der er sich
befindet. Da fliesst Strom durch Luftstrecken oder etwa dem
Träger-Material des Widerstandes
Und weiter: Wenn auch theoretisch möglich, widerspricht es der sinnlich
wahrnehmbaren Erfahrung (mal Messungen mit einbezogen). Was man sieht,
ist der Durcchschlag mit Funkenstrecke und Rauch.
Analoges gilt für andere maximale Werte wie für andere Bauteile.
Allgemein gesehen, wird der der Wert genannt, der als sozusagen Erste
Ursache für die Fehlfunktion verantwortlich ist. (Das ist nicht immer
ganz klar festzulegen, aber in vielen Punkten gibt es da Konsenz). Z.B.
Leistung bewirkt Wärme, bewirkt Zerstörung des Materials - das
wesentliche Maß ist die Leistung. Hingegen: Spannung bewirkt Ionisation,
bewirkt Stromfluss, wieder Wärme und Zerstörung - das wesentliche Maß
ist die Spannung.
Kurz: Das hat schon seinen Sinn.
konrad schrieb:> Nun sollte man aber eine Leistung immer auch in eine anliegende Spannung> umrechnen können.
Ähm, nein? Das gilt nur für einen Widerstand. Für alle anderen Bauteile
nicht.
konrad schrieb:> dafür muss sie schon einen gewissen realen> Widerstand aufweisen (der für die maximale Last bekannt sein sollte) und> mit dem man eine maximale Spannung berechnen kann.
Unsinn, weil eine Induktivität im Wesentlichen eben eine solche ist und
damit der Strom nicht von der Spannung abhängig ist, sondern vom
zeitlichen Integral der Spannung.
konrad schrieb:> Nun sollte man aber eine Leistung immer auch in eine anliegende Spannung> umrechnen können. Warum gibt man also nicht immer einfach die maximal> zulässige Spannung für ein Bauteil an?
Weil das je nach Bauteil entweder gar nicht funktioniert oder zumindest
total unpraktisch wäre.
Beispiel 1: Diode. Spannungsangabe funktioniert nicht. Die Kennlinie ist
einerseits sehr steil (kleine Spannungsänderung führt zu großer
Stromänderung) und unterliegt andererseits großen Exemplarstreuungen.
Temperaturabhängig ist sie auch noch.
Beispiel 2: Widerstand. Betrachten wir mal ein Widerstandssortiment der
gleichen Bauform. Sagen wir SMD 0805. Die haben alle das gleiche
Wärmeableitvermögen und damit die gleiche maximale Verlustleistung (und
das gleiche Diagramm für die notwendige Reduktion der Verlustleitung bei
höheren Temperaturen).
Würden wir statt der Verlustleistung eine maximale Spannung angeben,
dann würde wir für jeden Widerstandswert einen anderen Spannungswert
bekommen. Und ein anderes Diagramm. Das wäre vollkommen sinnlos. Als
Bonus darfst du noch über die erlaubte Spannung am 0Ω Widerstand
nachdenken.
konrad schrieb:> Nun sollte man aber eine Leistung immer auch in eine anliegende Spannung> umrechnen können. Warum gibt man also nicht immer einfach die maximal> zulässige Spannung für ein Bauteil an?
Wie soll das z.B. bei einer Zenerdiode funktionieren?
Ursel schrieb:> konrad schrieb:>> Nun sollte man aber eine Leistung immer auch in eine anliegende Spannung>> umrechnen können.>> Ähm, nein? Das gilt nur für einen Widerstand. Für alle anderen Bauteile> nicht.
...und auch für einen Widerstand als Bauteil wenig sinnvoll, da dann
für jeden einzelnen Widerstand dieser Spannungswert errechnet werden
müsste und ins Datenblatt gedruckt werden müsste. Damit wäre das
Datenblatt für einen Widerstand mehrere Seiten lang und recht unüber-
sichtlich. Von einem Anwender von Widerständen als Bauteil sollte man
schon erwarten können, das er diese einfache Berechnung selbst durch-
führen kann.
konrad schrieb:> Überhitzung (also zu viel Leistung) oder man überschreitet eine> Durchbruchspannung (zB bei Dioden oder Kondensatoren).
Du hast bei deiner Auflistung noch eine überhöhte Stromdichte vergessen,
die bei gegebener Geometrie auf Angaben zu maximalem Strom hinaus läuft.
Und je nach Betriebszustand kann ein anderer Parameter begrenzend sein.
Man sollte nicht vergessen, dass die Werte im Datenblatt die Werte sind,
fuer welche der Hersteller einsteht. Wenn man sich etwas naeher mit der
Materie befasst sind auch andere Betriebsmodi moeglich, welche dann
nicht mehr gedeckt sind, das Bauteil aber trotzdem nicht zerstoeren.
- ein 5W Drahtwiderstand kann in Fluessigkeiten wie Oel, Aethanol oder
dergleichen auch kontinuierlich mit 30W belastet werden.
- ein 1W Drahtwiderstand vertraegt bei Heliumtemperaturen (4K) auch 80W
- ein 0.5W Dickfilmwiderstand von 50 Ohm kann mit 350V 100ns/1s gepulst
werden.
- ein 1W Pin switch kann 100W pulse von 100ns/1ms reflektieren. Schalten
darf er dann allerdings nicht.
konrad schrieb:> Die maximale Belastung von Bauteilen wird manchmal über den max. Strom,> manchmal über die max. Spannung und manchmal über die max. Leistung> angegeben. Wenn ich das richtig verstanden habe, gibt es eigentlich nur> zwei Mechanismen die ein Bauteil zerstören können: Überhitzung (also zu> viel Leistung) oder man überschreitet eine Durchbruchspannung (zB bei> Dioden oder Kondensatoren).
Schon falsch. Es gibt viele verschiedene Mechanismen, die letzlich zu
einer Zerstörung eines Bauteiles führen können. Je nach der Art des
Mechanismus ist es eben sinnvoller, eine Spannung, einen Strom oder eine
Leistung anzugeben. Oft kommt auch noch eine temporale Komponente dazu,
was die Sache nicht vereinfacht.
> Nun sollte man aber eine Leistung immer auch in eine anliegende Spannung> umrechnen können. Warum gibt man also nicht immer einfach die maximal> zulässige Spannung für ein Bauteil an?
Nehmen wir mal eine 1N4148. Schon das Kurzdatenblatt von Vishay mit nur
einer Seite Inhalt
https://www.google.de/url?q=https://www.vishay.com/docs/81857/1n4148.pdf
zeigt die Komplexität des Problems und die ganze Hoffnungslosigkeit
deines schwachsinnigen Ansatzes...
Meinst du nicht auch, dass, wenn es einfacher ginge, die Hersteller den
einfacheren Weg wählen würden? Da sind seit Jahrhzehnten erfahrene
Ingenieure am Werk, während du was genau für Kompetenzen besitzt?
Joggel E. schrieb:> - ein 0.5W Dickfilmwiderstand von 50 Ohm kann mit 350V 100ns/1s gepulst> werden.
Das sollte dann aber normalerweise im Datenblatt stehen. Zumindest, wenn
nicht "RND" der "Hersteller" ist.
konrad schrieb:> Wenn ich das richtig verstanden habe, gibt es eigentlich nur> zwei Mechanismen die ein Bauteil zerstören können
Das ist garnicht die Frage. Wenn im Datenblatt ein Maximalwert steht,
ist der einzuhalten, das können durchaus Werte für Temperatur UND
Spannung UND Strom sein und noch mehr, z.B.
Impulsanstiegsgeschwindigkeit usw. usw. Die sind ALLE einzuhalten.
Wenn du natürlich meinst, du wüsstest das aufgrund deiner Qualifikation
besser, brauchst du dich nicht dran halten, du trägst dann auch die
Konsequenzen. Es ist ja eine verbreitete Meinung dass Datenblätter nur
für Angsthasen und Weicheier da sind. Für "Angstwiderstand" und
ähnliches findet man hier im Forum unzählige Treffer.
Georg
konrad schrieb:> Warum wird hier also> manchmal der max. Strom und manchmal die max. Leistung angegeben, aber> nie eine maximale Spannung?
Es gibt schon Induktivitäten, bei denen die maximale Spannung angegeben
wird, die an den Wicklungsenden anliegen darf.
Joggel E. schrieb:> Man sollte nicht vergessen, dass die Werte im Datenblatt die Werte sind,> fuer welche der Hersteller einsteht.
Dazu gibt er sogar noch die Bedingungen an, unter denen er diese Werte
garantiert.
Und ja, auch zu Leistungsangaben bei Widerständen gehört eine Angabe der
Umgebungsbedingungen inkl. Temperatur, Medium und Zirkulation.
Es gibt nur noch wenig zu sagen, was nicht schon gesagt wurde.
Aber um Dir Dein scheinbar themenübergreifendes Mißverständnis
der Gesamtlage deutlich zu machen, fand ich noch einen Punkt:
konrad schrieb:> aber bei den angegebenen maximalen Werten geht es ja immer um> die Zerstörung des Bauteils und nicht um die "ordnungsgemäße"> Funktion für eine spezielle Anwendung
Die "Absolut Maximum Ratings" sind Grenzwerte, deren Erreichen
nicht zur (sofortigen) Zerstörung führt. (Wobei jedoch meist
gemeint ist: "Dieser eine Wert. (Restliche Werte währenddessen
definiert als im empfohlenen (= "Normal-") Bereich, oder sogar
nur, falls weit darunter (Bedingungen nebenstehend in Zeile).)
Die "Recommended Operating Conditions" hingegen sind Werte,
die allesamt gleichzeitig zutreffen sollen bzw. dürfen, ohne
daß auch nur eine Spur von akuter Zerstörungsgefahr besteht,
und/oder nicht einmal eine längerfristige Degradationsgefahr.
Also: Keine Ahnung von BE, deren Eigenschaften und Anwendungen
(egal, wofür) zu haben, ist ja nicht schlimm (Ich meine damit:
Das kann man ja ändern... wenn man das will.) - aber wie kommt
man dann darauf, "am allg. Spezifikations-System zu zweifeln"?
Philosophieren (oder von anderen als praktisch bis grundlegend
erdachte /erarbeitete Zusammenhänge verbessern wollen) geht nur,
wenn man sich auskennt. Andernfalls macht man sich zum Affen. ;-)
