Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Strom bei 50 A begrenzen


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von Sarah E. (meneymaus)


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Hallo zusammen,

ich habe einen ZVS Induktionserwärmer mit 6x IRFP260 Transistoren. 
Problem ist, mein Netzteil liefert z. T. über 60 A und ich kann dort 
auch nichts regeln. Den Transistoren wird es aber ab 50 A ungemütlich.

Da es ein Induktionserwärmer ist, hat man Ströme die stark lastabhängig 
sind und betragen manchmal nur 20 A und können aber auch über 60 A 
erreichen.

Gibt es hier eine gute Möglichkeit / Komponente, mit der man den Strom 
auf 50 A "deckeln" kann?

Gruß Sarah

von Kevin K. (nemon) Benutzerseite


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Was für eine Schaltung hast du denn? Gibt es einen Schaltplan? Wie ist 
dein System geregelt / gesteuert? Misst du bereits den Ausgangsstrom? 
Wie schnell muss die Regelung eingreifen? Auf deine einzige gestellte 
Frage gibt es mit deinen Angaben nur eine Antwort: das weiß so keiner!

von Sarah E. (meneymaus)


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Ich habe einen ZVS Induktionserwärmer-Set ähnlich dem hier gekauft:

Ebay-Artikel Nr. 124021606041

Das Netzteil liefert konstant ca. 48,5 V. Der Strom stellt sich selbst 
ein und ist von der Größe her abhängig, was ich in den Induktor packe. 
Diesen Strom messe ich. Die Regelung muss nicht schnell sein, vllt. 
innerhalb von 5 Sekunden.

von 2aggressive (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Das Netzteil liefert konstant ca. 48,5 V.
Besteht die Möglichkeit diese Spannung etwas herunter zu stellen? 
Möglicherweise ist dein Problem dann schon selbstlösend, die 
Spitzenleistung des Heizungsapparellos sollte dann hoffentlich 
freiwillig etwas kleiner werden (am Ende: muss ja, so oder so).

von Sarah E. (meneymaus)


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So direkt runterregeln kann man da nichts... da soll was über ein 
CAN-Bus gehen, aber keine Ahnung ob oder wie das geht...

Ich habe das Datenblatt mal angehangen.

von MaWin (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Gibt es hier eine gute Möglichkeit / Komponente, mit der man den Strom
> auf 50 A "deckeln" kann?

Nein.

Nutze ein Labornetzteil, bei dem man den Strom auch einstellen kann. Das 
geht dann mit der Spannung passend runter.

Zudem erlaubt es dir das Labornetzteil, dich langsam durch Erhöhen der 
Spannung an die Leistungsfähigkeit des ZVS heranzutasten.

Denn du glaubst doch hoffentlich selber nicht, dass die chinesische 
Billigschaltung 2.5kW dauerhaft überlebt, die zerplatzt doch schon bei 
der Hälfte. Das sind chinesische 2.5kW.

von Realist (Gast)


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Hallo

Ein 50A Labornetzteil...!? 0-:
Selbst ein in Strom und Spannung einstellbares Netzteil was gerne 
Labornetzteil genannt wird ich aber aus diversen Gründen nicht so 
bezeichnen würde (aber vollkommen ausreichend für deine Anwendung wäre) 
dürfte weitab von jeden Hobbybudget liegen.
Ein hoher 3 stelliger Eurobetrag der auch locker ins 4 stellige gehen 
kann wenn es tatsächlich zu einen wirklichen Labornetzteil 
(entsprechende Eigenschaften) geht dürfte dann der Kostenpunkt sein.
Ist zwar kein Technisches Argument - aber da wohl auch der TO für sein 
Geld arbeiten muss (und das ist eben Lebenszeit und zumindest teilweise 
unangenehmer Zwang halt Arbeit -wird gerne vergessen oder verdrängt...) 
wohl doch ein sehr wichtiger Punkt.

Schwer und Groß, selbst als Schaltnetzteil (wobei das in echter 
Labornetzteilqualität sehr aufwendig wird und nicht jeder Hersteller das 
auf den dann notwendigen Niveau beherrscht - also bei all den Parameter 
die ein "echtes"  Labornetzteil ausmachen...) ist das auch noch.

von Minimalist (Gast)


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Sollte sich dieses Problem nicht durch 6 kräftigere MosFets am 
zufriedenstellendensten lösen lassen? Und wahrscheinlich auch am 
günstigsten?!

von oszi40 (Gast)


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Minimalist schrieb:
> durch 6 kräftigere MosFets am
> zufriedenstellendensten lösen lassen?

Selbst wenn Deine neuen MOSFETs das doppelte aushalten, weiß noch keiner 
ob die Ansteuerung und die Kühlung geeignet sind. Bei 50A würde ich mir 
jetzt erst mal die Zuleitung genauer ansehen und messen. Evtl. hilft 
schon 1m Kabel als "Vorwiderstand" zur Strombegrenzung? Allerdings 
sollte man bei solchen Strömen die bösen Induktivitäten der Leitungen 
nicht unterschätzen.

von Dieter D. (Firma: Hobbytheoretiker) (dieter_1234)


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Sarah E. schrieb:
> und ist von der Größe her abhängig, was ich in den Induktor packe.

Da sehe ich nur eine Verbindung mit einer mechanischen Lösung.

In Abhängigkeit des Stromes am Limit wird über einen Servomotor die 
Spule verschoben, so das der Tegel mit dem Inhalt nicht mehr so stark 
geheizt wird.

von Helge (Gast)


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Im Handbuch steht "..stable nominal -48V DC voltage that is adjustable 
to application needs.." und das Canbus-Modul ist nur Option. Ist in dem 
Netzteil kein Poti zu finden?
Als Plan B könnte man 10 Stück 24V H4-Lampen (70+75W) parallelschalten 
als Vorwiderstand. Halogenlampen haben PTC-Charakteristik, also kaum 
Verlust bei kleinen Leistungen und max. 28V / 70A als 
Überlastbegrenzung.

von 2aggressive (Gast)


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Helge schrieb:
> Lampen
Suboptimal bei einer Induktionsheizung angetrieben von einem SNT. Einmal 
heiss (an), werden die kaum wieder kalt und dunkel (bleiben). Zumindest 
wird sich das SNT dagegen heftig  wehren. Besser wäre hier ein 
Lastunabhängiger Vorwiderstand, zB einige meter nicht zu heiss werdender 
CU-draht, gefällt mir aber auch nicht wirklich als Lösung.

von Sarah E. (meneymaus)


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An dem Netzteil ist nichts weiter dran, dass man da irgendwas ändern 
kann (kein Poti).

Okay, dann weiß ich jetzt, dass man nicht ohne weiteres ein Bauteil 
einbauen kann, dass 50 A begrenzt.

Ich hatte oben geschrieben, die Transistoren sind IRFP260...aber es sind 
IRFP260N. Die können laut Datenblatt 200 A Spitze und 50 A max.

Meine Versuche dauern immer so max. 5 Minuten am Stück. Meint ihr, die 
Transistoren überleben 5 min. 60 A? Die Transistoren sind auf 
Kühlkörpern und werden über die angebrachten Lüfter gekühlt.

Es gibt diese ZVS-Geräte mit unterschiedlicher Leistung und 
Transistoranzahl:

- 2 Transistoren: 1000 W
- 4 Transistoren: 1800 W
- 6 Transistoren: 2500 W (meiner)
- 8 Transistoren: 4000 W
- 10 Transistoren: 5000 W

Man kann also sagen, ca. 1000 W Leistung pro Transistorpaar. Insofern 
frage ist ich mich, ob 2500 W nicht sogar eher konservativ geschätzt ist 
für 6 Transistoren?

Gruß Sarah

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Sarah E. schrieb:
> Das Netzteil liefert konstant ca. 48,5 V. Der Strom stellt sich selbst
> ein und ist von der Größe her abhängig, was ich in den Induktor packe.

Da liegt der Fehler im Konzept. Du brauchst ein Netzteil, dass den Strom 
regelt bzw. begrenzt.

Ein Bauteil zwischen Netzteil und Induktor müsste entweder Hunderte Watt 
verheizen können (ohne dabei selbst du schmelzen) oder es wäre 
schaltungstechnisch aufwändiger und teurer, als das Netzteil selbst.

Deine Rechnung mit den Watt Zahlen kann ich nicht nachvollziehen.

Zum Einen hängt die Belastbarkeit der Transistoren massiv von ihrer 
Ansteuerung und Kühlung ab. Ohne konkrete Daten kann ich da nichts 
einschätzen. Letztendlich ist es eine Frage der Temperatur, sie dürfen 
nicht zu heiß werden. Darum dreht sich alles.

Zum Anderen ergibt sich die Gesamtleistung des Gerätes noch aus anderen 
Bauteilen, es besteht schließlich nicht nur aus diesen Transistoren.

Ich würde mich auch nicht darauf verlassen, dass dieses Netzteil 
langfristig in der Strombegrenzung betrieben werden darf, ohne es zu 
schädigen. In der Regel dienen die Strombegrenzungen nur dazu, den 
gelegentlichen Einschalt-Strom-Stroß und noch seltener Kurzschlüsse zu 
überleben.

: Bearbeitet durch User
von Helge (Gast)


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Schade, daß kein Poti zu finden ist.
Ich vermute, es sind je 3 Stück high-side und 3 Stück low-side parallel, 
und der Strompfad geht über die vielen Kondensatoren auf die Spule?
Hitze dürfte hauptsächlich beim Umschalten entstehen. Wie gut die 
Schaltung ist und wie hoch die Temperaturen sind, läßt sich kaum 
abschätzen. Wie gesagt, Vorwiderstand (Glühlampen) wäre meine Wahl.

von Sarah E. (meneymaus)


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Mein Neztteil begrenzt den Strom bei 62,5 A. Da komme ich aber nie hin 
sondern erreiche lastbedingt maximal 60 A. Das Netzteil wird somit nicht 
in der Begrenzung betrieben. Aber die 6 Transistoren werden in Überlast 
betrieben, wenn diese ein paar Minuten mit 55-60 A bestromt werden, 
statt der erlaubten Dauerstrombelastung von 50 A.

So wie ich das verstanden habe, schalten die Transistoren bei 
ZVS-Systemen immer ohne Spannung (Zero Voltage Switching), insofern 
hätte ich erwartet, dass sich die Belastung in Grenzen hält.

Was die Kühlung bzw. den Aufbau angeht, kann man ein bisschen auf den 
Bildern was erkennen. Jeder Transistor hängt an einem Alu-Kühlkörper und 
wird über Lüfter gekühlt: Ebay-Artikel Nr. 124021606041

@Helge
Ist leider kein Schaltplan dabei. Aber ich hatte mich auch schon 
gefragt, ob sich die 50 A nicht auf 3 Transistoren aufteilen...

Gruß Sarah

: Bearbeitet durch User
von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Sarah E. schrieb:
> Aber die 6 Transistoren werden in Überlast
> betrieben, wenn diese ein paar Minuten mit 55-60 A bestromt werden,
> statt der erlaubten Dauerstrombelastung von 50 A.

Wie viel die IRFP260 Transistoren vertragen hängt von ihrer Kühlung ab. 
Laut Datenblatt vertragen sie 46 A bei einer Außentemperatur von 25°C. 
Das ist im Sommer ohne Klima-Anlage schon unmöglich ein zuhalten.

Warum hast du denn 6 Transistoren? Der Strom wird doch sicher irgendwie 
auf diese aufgeteilt. Dann wäre das doch gar nicht so kritisch - eine 
gute Kühlung vorausgesetzt.

: Bearbeitet durch User
von MaWin (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Insofern frage ist ich mich, ob 2500 W nicht sogar eher konservativ
> geschätzt ist für 6 Transistoren?

Normalerweise zerplatzt dieser chinesische Billigramsch bei halber 
Leistung.

Aber nur zu...

von Sarah E. (meneymaus)


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Ich hatte oben geschrieben, die Transistoren sind IRFP260...aber es sind
IRFP260N. Die können laut Datenblatt 200 A Spitze und 50 A max.

Ist es denn so, dass man wahrscheinlich 3 Transistoren parallel leitend 
haben wird und dann die anderen 3? So hatte ich das bei den ZVS-Systemen 
verstanden. Einen Schaltplan habe ich leider nicht :/

Genau gleich verteilen wird sich der Strom bestimmt nicht, aber wenn ich 
wüsste, dass sich die 60 A irgendwie zumindest verteilen, dann wäre das 
schon vielversprechender, als wenn das dem Strom pro Transistor 
entspricht...
Auf der anderen Seite können die Transistoren ja 50 A vertragen und wenn 
man da nun mit etwa 1/3 an Strom ankommt, wundert mich, dass der 
Hersteller den Wechselrichter extra mit 2500 W spezifiziert, zumal 3000 
W (die auch das Netzteil liefert), vielversprechender im Verkauf 
dargestellt wären...
Was die Lebenszeit vom Netzteil angeht, kann man nur abwarten...bisher 
läuft es aber soweit ganz gut, ich mach mir eher um den Wechselrichter 
sorgen, da ich diesen oberhalb der Grenzen betreibe und beim Netzteil 
hätte ich noch Luft.

Gruß Sarah

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Sarah E. schrieb:
> wundert mich, dass der Hersteller den Wechselrichter
> extra mit 2500 W spezifiziert

Weil da wie gesagt nicht nur die Transistoren als begrenzende Faktoren 
auftreten.

MaWin hat Recht mit seiner Einschätzung, dass chinesische Produkte 
typischerweise nur halb so viel aushalten, wie versprochen wird. Ich 
habe mehrfach die gleiche Erfahrung gemacht.

: Bearbeitet durch User
von Sarah E. (meneymaus)


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Okay, ich kenne mich da nicht so aus. Dann scheinen es wohl tatsächlich 
andere Komponenten auf dem Board zu sein, die an ihre Grenzen gehen. 
Wenn das Netzteil aus Qualitätsgründen denn abschmieren sollte, dann 
kaufe ich mir ein vernünftiges Labornetzteil, dann hab ich meine Ruhe 
:-)

von Stefan ⛄ F. (stefanus)


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Sarah E. schrieb:
> dann kaufe ich mir ein vernünftiges Labornetzteil,
> dann hab ich meine Ruhe

Sicher? Funktioniert der Wechselrichter denn mit einer instabilen 
Versorgungsspannung, die aufgrund der Strombegrenzung absackt?

von Sarah E. (meneymaus)


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Ich brauche dann ein Netzteil, dass 50 Volt und 50 A zur Verfügung 
stellt. Wenn die Versorgungsspannung durch die Stromgrenze sinkt, ist 
das okay, denn der Wechselrichter schwingt ab 12 V.

Hab mir gerade mal die Preise angesehen...die Idee ist vom Tisch :-) 
vllt. lebt es ja auch noch ein bisschen mein China-Netzteil...habe den 
Aufbau selten in Betrieb :-)

von Helge (Gast)


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Habe hier einen Schaltplan für 1000W gefunden, der ähnlich sein dürfte. 
Es ist der Versuch von ZVS, aber es gibt im Umschaltmoment evtl 
Stromfluß in beiden Zweigen gleichzeitig. 
https://www.open-electronics.org/an-open-project-for-a-1-000w-induction-heather/

von Kilo S. (kilo_s)


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Helge schrieb:
> Habe hier einen Schaltplan für 1000W gefunden, der ähnlich sein dürfte.

Oh weh... die glaubst du selbst nicht. Ich hab genau diesen zum 
ansteuern von Trafos. (Zeilentrafos zb.)

Schlecht sind die dinger nicht, sie erfüllen ihren Zweck problemlos. 
Aber auf die leistungsangaben kannst du nix geben.

von MiWi (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich habe einen ZVS Induktionserwärmer mit 6x IRFP260 Transistoren.
> Problem ist, mein Netzteil liefert z. T. über 60 A und ich kann dort
> auch nichts regeln. Den Transistoren wird es aber ab 50 A ungemütlich.
>
> Da es ein Induktionserwärmer ist, hat man Ströme die stark lastabhängig
> sind und betragen manchmal nur 20 A und können aber auch über 60 A
> erreichen.
>
> Gibt es hier eine gute Möglichkeit / Komponente, mit der man den Strom
> auf 50 A "deckeln" kann?

Hm...

wie wäre es wenn Du den FETs erst einmal mehr Kühlfläche spendierst, 
also größere Kühlkörper, eine gute Wärmeübertragung (passende 
Wärmeleitpaste! und zB. keramische Isolierscheiben (0,5mm sind 
ausreichend)) und dann auch die Belüftung anpaßt die den Namen Kühlluft 
dann  auch  verdient und nicht nur - so wie jetzt an Deinem Ebaylink - 
irgendwie Luft herumwachelt ohne dabei auch nur annähernd ein 
Strömungskonzept zu haben?

So wie die Luft bei Deinem Ebay-Link "strömt" erreicht nur ein Bruchteil 
davon die Kühlkörper und die staut sich dann auch noch vor den 
Kühlflächen, die Kühlrippen auf der Rückseite werden nicht einmal 
annähernd ausreichend durchströmt.... kein Wunder das der Krempel heiß 
wird...

Denn wenn wirklich die genannten IRFP260 vom IXYS (und nicht 
irgendwelche chinesischen Knallerbsen mit gleichem Namen) verbaut wurden 
sind fehlt Deinem Teil nicht die Strombegrenzung sondern "nur" die 
Kühlfläche und ein brauchbares Kühlkonzept, die 15W, die sie geschätzt 
an Ptot haben sind geradezu lächerlich wenig für dieses Gehäuse - wenn 
die Kühlung paßt.

Vermutlich fehlt auch auch ein brauchbares Layout das die 60A schupfen 
kann... denn auch das ist nicht soooo trivial und ist kaum auf einer nur 
doppelseitigen Platine machbar so das eine gleichmäßige Stromaufteilung 
erfolgt...

von Andrew T. (marsufant)


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Sarah E. schrieb:
> So direkt runterregeln kann man da nichts... da soll was über ein
> CAN-Bus gehen, aber keine Ahnung ob oder wie das geht...
>
> Ich habe das Datenblatt mal angehangen.

Dein Datenblatt bringt relativ wenig Info.
Das User manual schon deutlich mehr (via google.).

Noch verständlicher:
einen Umbau des ähnlichen 3000er modells siehst Du hier als Video:

https://www.youtube.com/watch?v=4S6PA4OFocY

Das sollte bei Deinem Modell in vergleichbarer Form gehen.

von Sarah E. (meneymaus)


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Ich muss mal prüfen, ob die Kühlkörper so heiß werden. Habe auch diesen 
1000 W ZVS Heizer, da hab ich Ströme um die 35 A und nur zwei 
IRFP260N-Transistoren und gar keinen Lüfter.

Das Video mit dem 3500 W-Gerät zeigt leider nicht viel... ich sehe nur, 
dass er dort irgendwo ein Poti montiert hat aber keinen Schaltplan bzw. 
Auslegung vom Poti.

Hier ist auch noch ein anderes Video...aber wieder keine Erklärung 
dazu...

https://www.youtube.com/watch?v=Jg21Y95MUoA

von MiWi (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Hallo zusammen,
>
> ich habe einen ZVS Induktionserwärmer mit 6x IRFP260 Transistoren.
> Problem ist, mein Netzteil liefert z. T. über 60 A und ich kann dort
> auch nichts regeln. Den Transistoren wird es aber ab 50 A ungemütlich.
>

> Ich muss mal prüfen, ob die Kühlkörper so heiß werden. Habe auch diesen
> 1000 W ZVS Heizer, da hab ich Ströme um die 35 A und nur zwei
> IRFP260N-Transistoren und gar keinen Lüfter.

Ok... dann definiere einmal was "Ungemütlich" in Deinem ersten Beitrag 
bedeutet...

von Sarah E. (meneymaus)


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Ungemütlich heißt für mich, dass der Strom oberhalb der Spezifikationen 
ist. Aber da er sich aufteilt über 3 Stränge scheint dies nicht das 
größte Problem zu sein.

von MiWi (Gast)


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Sarah E. schrieb:
> Ungemütlich heißt für mich, dass der Strom oberhalb der Spezifikationen
> ist. Aber da er sich aufteilt über 3 Stränge scheint dies nicht das
> größte Problem zu sein.

Wenn die Aufteilung ausreichend symetrisch ist - was ich allerdinge bei 
dem Layout solange bezweifle bis jemand das Gegenteil beweist - sind die 
läppischen 20A/FET kein Thema über das man sich weiter den Kopf 
zerbrechen sollte.

Wenn Du schon Sorgen hast - kauf dir ein paar von diesen 
Thermometer-Klebeetiketten von 50-100°C und klebe die auf die Platine, 
dann siehst Du ob die warm wird.

Bei längeren Betriebsdauer sind 70°C eine akzeptables Limit, ab 90°C 
wird es auch für Kurzzeitbetrieb kritisch...

von F.B. (Gast)


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Stefan ⛄ F. schrieb:
> Der Strom wird doch sicher irgendwie auf diese aufgeteilt.

Rein passiv, wobei die Möglichkeiten nicht ausgenutzt wurden.
Die Schaltung ist eigentlich für nicht-parallelisierte Fets
(stark unter deren Grenzdaten) gedacht.

Ein Chinese mit wirklichen Elektronik-Kenntnissen hätte statt
eines stumpfen Nachbaus einer Schaltung mit parallelisierten
Leistungsschaltern auch auf die Idee kommen können, statt nur
einer Stromzuführungsdrossel/Seite eben gleich drei (mit
jew. nur 1/3 des Kern- und auch Drahtdurchmessers...) nutzen
zu können, und direkt zu den einzelnen Fets zu führen.

(Auch rein passiv, aber eben unter Ausnutzung der gesamten
Möglichkeiten passiver Stromaufteilung.)

Gibt es nur leider nicht, diesen wissensspendablen Chinesen.
Wenn, dann sitzt der an einer Position, wo ihm dieses Wissen
besser bezahlt wird, als von Billig-Modul-Produzenten.

von F.B. (Gast)


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F.B. schrieb:
> durchmessers

Des Querschnitts. (Bei beidem, Kern wie auch Draht.)

(1/3 des Durchmessers ergibt nur 1/9 des Querschnitts -
das war zu eilig hingeschrieben, bitte um Verzeihung.)

von F.B. (Gast)


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Oder die Wicklungen aus drei parallelen isolierten Drähten
nur stromeingangsseitig zusammengelötet, fetseitig einzeln
zugeführt. Sogar das würde reichen.

von oszi40 (Gast)


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MiWi schrieb:
> Wenn die Aufteilung ausreichend symetrisch ist

WENN die Aufteilung gut ist, garantiert das noch nicht, dass sie schnell 
genug schalten oder dabei heißer werden als geplant. Auf jeden Fall 
würde ich mal ein Infrarotthermometer zur Kontrolle benutzen.

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