Forum: Analoge Elektronik und Schaltungstechnik Kühlkörper dimensionieren?


von Sigrid P. (Firma: non electrics) (teox)


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Hallo

Grundlagenfrage:

Mit Welchen Leistungswerten oder Stromwerten, dimensioniert man einen 
Kühlkörper für einen Gleichrichter ?, welcher mit einem Kondensator 
geladen wird

a . mit der Impuls Spitzenleistug ? (Strom)
b. mit er RMS Leistung ? (Strom)
oder :
c. mit der  "average "Durchschnitsleistung?(strom)

alle 3 Werte können bei mir in meinem Fall mit lt spice ermittelt werden

lg SP

: Bearbeitet durch User
von Rainer W. (rawi)


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Sigrid P. schrieb:
> Mit Welchen Leistungswerten oder Stromwerten, dimensioniert man einen
> Kühlkörper für einen Gleichrichter ?

Mit der mittleren thermischen Verlustleistung an dem Gleichrichter.

Irgendwelche kurzzeitigen Spitzenwerte liefern den nicht. Und aus den 
Stromwerten alleine kannst du die Leistung sowieso nicht ausrechnen, 
weil die Spannung ebenfalls in die Leistung mit eingeht. Da der 
Gleichrichter kein ohmscher Widerstand ist, funktioniert auch der 
RMS-Wert des Stromes nicht.

: Bearbeitet durch User
von H. H. (hhinz)


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Verlustleistung plotten lassen, dann Mittelwert (average) nehmen.

Außer es handelt sich um sehr niedrige Frequenz, so dass die 
thermische Trägheit keine Rolle mehr spielt.

von Sigrid P. (Firma: non electrics) (teox)


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H. H. schrieb:
> Verlustleistung plotten lassen, dann Mittelwert (average) nehmen.
>
> Außer es handelt sich um sehr niedrige Frequenz, so dass die
> thermische Trägheit keine Rolle mehr spielt.

danke

verzei bitte ?
ich habe die anzeige  nur auf der simulation, im laptop , der berechnet 
mir die P,U, und I werte, und habe keinen so großen plotter zum 
ausdrucken ,nicht mal in der arbeit

die frequenz wäre 50Hz am gleichrichter , im Gleichrichter sind es nur 
Nadelimpulsspitzen
welche frequenz meinst du da?

Sp

von H. H. (hhinz)


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Sigrid P. schrieb:
> ich habe die anzeige  nur auf der simulation, im laptop , der berechnet
> mir die P,U, und I werte, und habe keinen so großen plotter zum
> ausdrucken ,nicht mal in der arbeit

Man nennt das auch plotten, wenn es nur auf dem Bildschirm ist.


> die frequenz wäre 50Hz am gleichrichter , im Gleichrichter sind es nur
> Nadelimpulsspitzen
> welche frequenz meinst du da?

Die Verlustleistung hat in dem Fall 100Hz, also weit schneller als die 
thermische Trägheit.

von Chris V. (nagut)


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Für Kleinserie und Hobby legt man doch ohnehin eher großzügig aus, da 
muss das m.M.n. nicht so genau sein. Daher:

Einen eher hohen Wert der Durchlassspannung (Forward Voltage) aus dem 
Datenblatt als konstant annehmen, mit dem durchschnittlichen Strom 
multiplizieren (der dem entspricht, den Du nach dem Kondensator 
entnimmst), und dann noch verdoppeln, da immer zwei Dioden gleichzeitig 
leiten.

von Wolf17 (wolf17)


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Es muss sichergestellt sein, dass auch bei einer Impulsspitzenleistung 
die maximal zulässige Halbleitertemperatur nicht überschritten wird.
Wenn die innere thermische Trägheit nicht bekannt ist, bleibt nur 
abzuschätzen, wie weit die Impulsverlustleistung vom Mittelwert entfernt 
ist und entsprechende Reserve einzubauen.

Eine Grenzwertüberschreitung um 1K bedeutet ja nicht, dass der 
Halbleiter sofort defekt ist. Aber je heißer der Dauerbetrieb, desto 
kürzer die Lebensdauer. Deshalb empfiehlt sich entsprechende Reserve 
einzuplanen.
Ist eine Übertemperatur abgesichert? Lüfterausfall, Verschmutzung, 
Kühlschlitze abgedeckt, Falschaufstellung, Sonneneinstrahlung, 
gelockerte Montageschrauben, gealterte Wärmeleitpaste, Höheneinsatz...

Um wie viel kW Verlustleistung geht es denn? Galvanikanlage? 
Kupferelektrolyse?
Eventuell rentieren sich auch Schottkydioden statt einem größeren 
Kühlkörper.

von Michael B. (laberkopp)


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Sigrid P. schrieb:
> a . mit der Impuls Spitzenleistug ? (Strom)
> b. mit er RMS Leistung ? (Strom)
> oder :
> c. mit der  "average "Durchschnitsleistung?(strom)

Da eine Diode keinen ohmschen Zusammenhang zwischen Strom und Leistung 
hat, also bei doppeltem Strom nicht dopprlten Spannungsabfall und damit 
vierfache Verlustleistung, bringt rms hier nichts.

Die Durchschnitts(Verlust)LEISTUNG (nicht Strom) ist schon das 
richtige,,dasuss der Kuhlkörper wegkriegen.

Hat man nur den Durchschnittsstrom, multipliziert man mit 2 zur 
Durchschnittsleistung (1V Spannungsabfall pro Siliziumdiode) und hat 
Reserven.

von Sigrid P. (Firma: non electrics) (teox)


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ok , ich sehe die Antworten gehen auseinader ,, es geht primär um die 
grundlagen .. was "mann "dann macht ist, unwichtig

wäre  dafür ne KI diskussion Ratsam ?

letzte frage  , dazu : bei einem Brückengleichrichter wären doch immer 
die Leistung oder strom von 2 "leiteten" dioden zu betrachten, oder?

von Michael B. (laberkopp)


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Sigrid P. schrieb:
> bei einem Brückengleichrichter wären doch immer die Leistung oder strom
> von 2 "leiteten" dioden zu betrachten,

Ja.

von Lutz K. (Firma: private) (lutz66)


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Sigrid P. schrieb:
> Hallo
>
> Grundlagenfrage:
>
> Mit Welchen Leistungswerten oder Stromwerten, dimensioniert man einen
> Kühlkörper für einen Gleichrichter ?, welcher mit einem Kondensator
> geladen wird
>
> a . mit der Impuls Spitzenleistug ? (Strom)
> b. mit er RMS Leistung ? (Strom)
> oder :
> c. mit der  "average "Durchschnitsleistung?(strom)
>
> alle 3 Werte können bei mir in meinem Fall mit lt spice ermittelt werden
>
> lg SP

Bei konstanter Spannung ist die leistung U x Iavg

Bei einem Gleichrichter wird dann für U die Spannung der Kennlinie 
angesetzt die anliegt wenn der Spitzenstrom fließt und diese Spannung 
wird dann mit Iavg multipliziert.

Wenn man es simuliert und die verlustleistung in ltspice plottet, du 
kanst ja U x I plotten und dann ist der Mittelwert die leistung die du 
suchst, ist der wert etwas geringer, weil wir mit einer festen max 
Spannung gerechnet haben, die ja aber ein wenig varieirt, aber groß ist 
der Unterschied nicht

Beispiel Simulation Spannungsquelle Sin 10V 50Hz Ri 1, 4x 1N4007 mit 
C=10mF und Last = 10Ohm

Iavg Diode 299.97mA Ipeak Diode 2.029A, Spannung bei Ipeak=979.9mV

Überschlagsrechnung ist 0.9799V*0.29997A = 293.94mW
Simulation ergibt 285.3mW  also 2.9% weniger

Da sind die Toleranzen der realen Bauteile zur Simulation deutlich 
größer, für den Brückngleichrichter mnatürlich das Ganze mal 4 und 50% 
Reserve

von Lutz K. (Firma: private) (lutz66)


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H. H. schrieb:
> Außer es handelt sich um sehr niedrige Frequenz, so dass die
> thermische Trägheit keine Rolle mehr spielt.

was genau meinst du damit, die verlustleistung, träge oder nicht muss 
doch abgeführt werden.

Wenn du auf das Foster oder Cauer Modell anspielst, da geht es bei der 
Trägheit um die temperatur im Silizium, die thermische Leistung ist aber 
doch überalle die gleiche, P thermisch wird ja als Strom eingeprägt und 
somit geht ja von Junction bis Kühlkörper über die Kapazitäten kein 
Strom weg, nur die temperaturen sind unterschiedlich

von Sigrid P. (Firma: non electrics) (teox)


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Lutz K. schrieb:
> Beispiel Simulation Spannungsquelle Sin 10V 50Hz Ri 1, 4x 1N4007 mit
> C=10mF und Last = 10Ohm
>
> Iavg Diode 299.97mA Ipeak Diode 2.029A, Spannung bei Ipeak=979.9mV
>
> Überschlagsrechnung ist 0.9799V*0.29997A = 293.94mW
> Simulation ergibt 285.3mW  also 2.9% weniger

komma fehler oder richtig?

Danke vorab

von Hannes J. (pnuebergang)


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Sigrid P. schrieb:
> wäre  dafür ne KI diskussion Ratsam ?

Nein. Ich meine, kannst du natürlich machen, aber wozu? Um die Antwort 
einer KI bewerten zu können muss man die richtige Antwort kennen, oder 
zumindest wissen was falsche Antworten sind.

KI stellt sich meinen Versuchen nach bisher bei Details zur 
Elektronikentwicklung ziemlich "dumm" an. Da kommen Sachen raus da kann 
man nur mit dem Kopf schütteln.

Ich habe mal gerade eine KI gefragt. Unter anderem kam folgender 
Vorschlag
>> Heatsink Sizing: A 5x10 cm aluminum finned heatsink is commonly
>> used for higher-current, homemade, or bridge rectifier assemblies
>> to ensure sufficient cooling.

D.h. die KI meint ein irgendwie gearteter 5cm x 10cm Kühlkörper ist gut 
für alles. Irgendwie ... Üblicherweise ... Was es bedeuten soll dass 
nicht disjunkte Konzepte wie "higher-current, homemade, bridge rectifier 
assemblies" mit "or" verbunden sind? Keine Ahnung.

Ich kann das blöde Ding natürlich so lange befragen bis eine halbwegs 
korrekte Antwort raus kommt. Das heißt aber, ich sage der KI in kleinen 
Bröckchen durch die Blume welche Antwort ich haben will.

Ich weiß nicht womit KIs in Sachen Elektronik trainiert werden. Entweder 
ist schon der Input Mist (gammelige Webseiten?) oder der Lernprozess 
zerhackt und rekombiniert Fachwissen so dass haufenweise Unsinn 
halluziniert wird.

von H. H. (hhinz)


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Hannes J. schrieb:
> so dass haufenweise Unsinn
> halluziniert wird.

Da muss Dieter im Spiel sein.

von Wolf17 (wolf17)


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Lutz K. schrieb:
> was genau meinst du damit, die verlustleistung, träge oder nicht muss
> doch abgeführt werden.

Mit Impuls Spitzenleistung kann ein Peak unter 1ms gemeint sein, der 
100-mal in der Sekunde beim Aufladen von Kondensatoren auftritt. Der 
wird von der thermischen Trägheit gut ausgeglichen.
Es kann aber auch eine einige Sekunden andauernde Spitzenleistung des 
Gerätes gemeint sein, die zur Überschreitung der zulässigen 
Sperrschichttemperatur führt.

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