Belastbarkeit von Drahtwiderstand

[Michel P. (mikey_mike)]

Wie ist das eigentlich mit der Nennleistungsangabe bei 
(Leistungs)-Widerständen genau zu verstehen?
Sind das sowas wie die Absolute Maximum Ratings oder garantierte 
Betriebsbereiche bis zu denen der Widerstand ohne Schäden betrieben 
werden kann?

Ich habe hier einen 3W Axial-Drahtwiderstand (Typ. s. Bild), den ich 
quasi-stationär mit 2,2W belasten müsste.
https://www.reichelt.de/de/de/shop/produkt/drahtwiderstand_axial_3w_1_ohm_5_-277678

Ist das noch im grünen Bereich oder muss ich damit rechnen, dass er 
langfristig hochohmiger wird, Schaden nimmt, etc.?

Gibt es da bewährte Faustregeln?

Vielen Dank für eure Hilfe :)

[Mark (Gast)]

Michel P. schrieb:
> Gibt es da bewährte Faustregeln?

Zur Sicherheit überschlägig berechnen aka nimm zwei bzw. 2x.

In Deinem Fall nimm einen und achte, daß er die Wärme abgibt und nicht 
die benachbarten Bauteile verbrutzelt.

[Michael B. (laberkopp)]

Michel P. schrieb:
> Sind das sowas wie die Absolute Maximum Ratings oder garantierte
> Betriebsbereiche bis zu denen der Widerstand ohne Schäden betrieben
> werden kann?

Beides. Er hält das dauernd (im Sinne der Garantiezeit) aus, wenn er 
ordentlich montiert ist (nicht wärmeisoliert).

Kurzzeitig darf es mehr sein.

Aber er wird bei Nennlast ziemlich heiss und heizt nebenstehendes auf. 
Wenn man das vermeiden will, darf man ihn nicht so stark belasten.

Genaueres (Lebensdauer, Widerstandsänderung innerhalb der Lebensdauer, 
Impulsbelastbarkeit, Maximaltemperatur..) steht im (besseren) 
Datenblatt.

Nicht wundern: ein und derselbe Widerstand kann durchaus Angaben haben 
die um 1:2 schwanken, je nach Laune des Herstellers, der eine lässt mehr 
Hitze zu, der andere mehr Alterungstoleranz..

[Thomas B. (thomas2)]

Michel P. schrieb:
> muss ich damit rechnen, dass er langfristig hochohmiger wird, Schaden
> nimmt, etc.?

Hängt von der Kühlung ab, der CR254 kann die 3 W ja nur bei 40 °C. Bei 
70 °C sinds noch max. 2,7 W. Und die Abweichung des Werts durch Alterung 
beträgt 3 % pro 1000 Betriebsstunden bei 70 °C.

[Daniel F. (foxi_the_daywalker)]

Hi,

zu dem Widerstand gibt es ja ein gutes Datenblatt.

Wenn ich es richtig sehe, hat der P_nom = 2,5W @ 70°C.
Er hat ein lineares Derating von 70°C (2,5W)...350°C (0W).
Er hat einen Wärmewiderstand von 65 K/W.

d.h.:
Bei 2,2W ist er ca. 143°C wärmer als die Umgebung.
Nehmen wir 22°C als Umgebungstemperatur an, dann sind wir bei 165°C.

Wenn ich das Derating mir anschaue, haben wir etwa -0,009 W/K.
2,5 - (0,009 * (165 - 70)) = 1,645

Also würde ich ihm nur 1,6W zutrauen. Dann würde er aber auch kühler 
bleiben und dürfte wieder etwas mehr.

Die Rechnungen sind nicht perfekt aber reichen überschlägig 
normalerweise aus.

Grüße
Daniel

[Dergute W. (derguteweka)]

Moin,

Michel P. schrieb:
> Gibt es da bewährte Faustregeln?

Ich wuerde eher ins Datenblatt gucken. Und dann in deinem konkreten Fall 
nachmessen, weil du wahrscheinlich nicht weisst, wie hoch die 
Umgebungstemperatur dann ist, wenn der R in deiner Kiste dauerhaft so 
vor sich hinheizt.
Macht halt einen Unterschied, ob da ueberall aussenrum eine dicke 
Schicht Styropor ist oder ob da zufaellig ein Luefter Kaltluft aus einer 
Klimaanlage drueberpustet...

Die schreiben in dem Datenblatt beim Reichelt ja was von max. Temp = 
350°C, bei der darf er noch genau 0W zusaetzlich verheizen.
Wenn ich mir aber die 2 Werte fuers Nominal Power Rating in Tateinheit 
mit dem Thermal Resistance anguck', komme ich zum Schluss, dass man das 
Dingens besser nicht oberhalb von 232 °C betreiben sollte.
Also musste gucken, dass wenn das Dingens so eingebaut ist, dass du Rth 
von 65K/W erreichst (Wie das sein muss steht nicht im Datenblatt, 
vielleicht gibts da vom/beim Hersteller noch was, was das definiert), 
die Umgebungstemperatur nicht hoeher als 89°C wird. Denn bei 
89°C+2.2W*65W/K kommste auf die 232°C, von denen ich glaube, dass das 
das Maximum ist, was man dem Ding zutrauen sollte.

Gruss
WK

PS: Wenn ichs mir so anschau, wuerd' ich nun doch eher Daniel F trauen 
als mir...

[Michel P. (mikey_mike)]

Danke schon mal für eure ausführlichen Antworten!
Ich hatte das Datenblatt auch schon angesehen, aber ich bin zwar 
Ingenieur aber kein gelernter Elektroniker und hab deswegen nicht alles 
zu 100% verstanden, so ehrlich bin ich jetzt mal.

Ich seh schon, die Sache ist tricky und kommt stark auf die 
Umgebungstemperatur an.

Der Widerstand wäre in einem passiv belüftetem Gehäuse mit 
Lüftungsschlitzen aber ohne Lüfter. Begünstigend ist jedoch, dass er mit 
einem Anschluss quasi direkt mit einem TO-220 Bauteil verbunden ist, 
dass in dem Betriebsfall komplett unbelastet ist, also als ordentliche 
Wärmesenke dienen kann.

Ich müsste wahrscheinlich mal die Widerstandstemperatur im Betrieb 
messen... Wo müsste ich dann da so liegen, dass ich wirklich safe bin?

[Michel P. (mikey_mike)]

Ich seh gerade wenn der P70-Wert 2,5W beträgt, müsste ich doch einfach 
nur sicherstellen, dass meine Gehäusetemperatur bei meinen 2,2W keine 
~70°C erreicht um auf der sicheren Seite zu sein, oder hab ich da was 
falsch verstanden?

[Roland E. (roland0815)]

Thomas B. schrieb:
> Michel P. schrieb:
>> muss ich damit rechnen, dass er langfristig hochohmiger wird, Schaden
>> nimmt, etc.?
>
> Hängt von der Kühlung ab, der CR254 kann die 3 W ja nur bei 40 °C. Bei
> 70 °C sinds noch max. 2,7 W. Und die Abweichung des Werts durch Alterung
> beträgt 3 % pro 1000 Betriebsstunden bei 70 °C.

Damit ist aber die Umgebung gemeint, und nicht der Widerstand selbst.
Der wird deutlich wärmer. Zementwiderstände gern mal bis 300°C.

Genaues dazu steht im Datenblatt.

@Michel P: korrekt verstanden.

[Darius (dariusd)]

Hallo

Michael B. schrieb:
> Nicht wundern: ein und derselbe Widerstand kann durchaus Angaben haben
> die um 1:2 schwanken, je nach Laune des Herstellers, der eine lässt mehr
> Hitze zu, der andere mehr Alterungstoleranz.

Gerade bei "großen" Drahtwiderständen gibt es auch nicht die streng 
Vorgegebene technische Maximalbelastbarkeit.

Kurzfristig aber oft auch Dauerhaft geht mehr als was angegeben wird.

Aber es treten dann Verfärbungen auf, die Toleranz wird eventuell nicht 
eingehalten, andere manchmal wichtige Eigenschaften als der eigentlich 
Widerstandswert (z.B. TK) können sich verändern, und vor allem in der 
Praxis relevant:

Das Bauteil Widerstand lötet sich selbst aus, "bräunt" die Platine in 
unmittelbarer Umgebung, belastet Umgebende Bauteil durch die 
Wärmeabgabe.

Das kann durchaus auch (deutlich) unterhalb der maximalen Belastung 
geschehen.

Von der Leistung größere Widerstände bekommt man in der Praxis nicht so 
leicht defekt - das diese aber selbst für Defekte sorgt ist nicht 
selten.

Um es nochmal deutlich zu sagen (damit aus den Zusammenhang reißende 
Hater wenig Chancen haben):
Das bezieht sich auf "Leistungswiderstände" in Drahtausführung der 
größer   1W Klasse

[Roland E. (roland0815)]

Darius schrieb:
> ..
> Aber es treten dann Verfärbungen auf, ...

> Das Bauteil Widerstand lötet sich selbst aus, "bräunt" die Platine in
> unmittelbarer Umgebung, belastet Umgebende Bauteil durch die
> Wärmeabgabe.
>
> Das kann durchaus auch (deutlich) unterhalb der maximalen Belastung
> geschehen.
> ...

Unsinn gelöscht.

Deswegen werden solche Leistungswiderstände üblicherweise nicht 
absgeschnitten, sondern luftig über die Platine montiert.

[Stephan (stephan_h623)]

Michel P. schrieb:
> Ich seh gerade wenn der P70-Wert 2,5W beträgt, müsste ich doch einfach
> nur sicherstellen, dass meine Gehäusetemperatur bei meinen 2,2W keine
> ~70°C erreicht um auf der sicheren Seite zu sein, oder hab ich da was
> falsch verstanden?

Richtig. Aber Gehäusetemperatur in der Nähe des Widerstands. Also das, 
was der Widerstand an Zuluft sieht. Und es sollte annähernd freie 
Konvektion sein. Also nicht zwischen "hohen" Bauteilen eingebaut.

Anschlussdrähte auf jeden Fall möglichst lang, sonst werden die 
Lötstellen weich. Problem bleibt aber die hohe Temperatur in der 
Umgebung.

In nem Bastelprojekt würde ich da eher nen 5W Drahtwiderstand nehmen. 
Und auf jeden Fall Abstand zu Kondensatoren und allem was von der 
Leistung kritisch ist.

[Daniel F. (foxi_the_daywalker)]

Denk bitte auch daran, dass bei 70°C Umgebungstemperatur der Widerstand 
schon ca. 200°C heiß sein wird.
Da wird auch schon ein guter Teil per Infrarotstrahlung abgegeben, also 
bekommen die Teile in der Umgebung auch Wärmestrahlung ab.

Außerdem mag ich es nicht, wenn Elektronik richt als würde sie gegrillt.
Das löst bei mir immer den Reflex aus den Fehler zu suchen, bevor es 
abfackelt.

[Manfred P. (pruckelfred)]

Stephan schrieb:
> Anschlussdrähte auf jeden Fall möglichst lang, sonst werden die
> Lötstellen weich.

In Serienprodukten gehören die Drähte gesickt. Manchmal hat man auch 
Keramikröllchen oder eine Art überlange Aderendhülse auf die Drähte 
gesteckt.

> Problem bleibt aber die hohe Temperatur in der Umgebung.

In frühen Netzteilen einer Telefonanlage (varix 200) sitzt ein kleiner 
Elko direkt über einem 4 Watt-Widerstand. Rate mal, was da kaputt ist, 
wenn die Anlage nach einem Netzausfall nicht mehr hoch kommt.

Daniel F. schrieb:
> Außerdem mag ich es nicht, wenn Elektronik richt als würde sie gegrillt.

Nicht nur das, es ist auch Leistung, die man gerne sparen will.