Skript - EAL Lehrstuhl für Elektrische Antriebssysteme und ...

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+++ Leistungselektronik/Übungen Skript Achtung: Lediglich vorläufige Version! M R r M 1 J M a ω Abbildung 2: mechanisches Ersatzschaltbild H B R mag φ H B Abbildung 3: magnetisches Ersatzschaltbild eines Permanentmagneten ϑ R R th ϑ C th ϑ C P Abbildung 4: thermisches Ersatzschaltbild 4
+++ Leistungselektronik/Übungen Skript Achtung: Lediglich vorläufige Version! Grundgleichungen ϑ = ϑ R + ϑ C P = C th dϑ C dt P = ϑ R R th Das entsprechende thermische Ersatzschaltbild ist in Abbildung 4 dargestellt. Thermische Induktivitäten sind nicht bekannt. 2 Kühlung l A λ P 1 P 2 T 1 T 2 Abbildung 5: Standardaufbau einer Kühlung Abbildung 5 zeigt den typischen Aufbau, der bei einer Kühlung betrachtet wird. Eine Wärmeleistung P fließt durch ein Material mit der spezifischen Leitfähigkeit λ, der Dicke l und der Oberfläche A. Dabei wird von einem stationären Zustand ausgegangen, d.h. das Material speichert keine Wärmeenergie und es gilt P 1 = P 2 = P. Bei dem vorhandenen Aufbau stellt sich ein Temperaturunterschied von ∆T = P l λA }{{} R th ein. In der Literatur wird auch oft der thermische Widerstand als Kehrwert des Leitwertes verwendet mit δ th = 1 λ th . In der folgenden Tabelle sind einige Materialen mit den dazugehörigen Werten und Eigenschaften aufgelistet. Zudem gibt es noch Wärmeleitpasten mit einem Wärmewiderstand von 100 . . . 130. Diese sind dazu gedacht, die Luft zu ersetzen, und nicht das Kupfer. Allgemein gilt, dass gute Wärmeleiter meistens fest sind. Wärmeleitpasten sind vergleichsweise schlechte Wärmeleiter. Abbildung 6 zeigt den typischen Aufbau eines leistungselektronischen Bauteils. Das Bauteil (Silizium) ist über einem Isolator und einer Kühlfläche angebracht. Diese widerum ist mit einer Wärmeleitpaste an einen Kühlkörper angebracht. Das thermische Ersatzschaltbild ist in Abbildung 7 dargestellt. Bei dauerhaftem Betrieb können 5
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