5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module - Semikron
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5 <strong>Applikationshinweise</strong> <strong>für</strong> <strong>IGBT</strong>- <strong>und</strong> <strong>MOSFET</strong>-<strong>Module</strong><br />
Inhibiertes Glykol <strong>und</strong> wässrige Lösungen<br />
Aufgr<strong>und</strong> der Korrosionseigenschaften von Wasser <strong>und</strong> der meist geforderten Frostsicherheit werden<br />
offene oder geschlossene Kreisläufe mit reinem Wasser kaum angewandt. Ethylen-Glykol-<br />
Wasser (EWG) <strong>und</strong> Propylen-Glykol-Wasser (PWG) sind die beiden am häufigsten genutzten<br />
Lösungen <strong>für</strong> Flüssigkeitskühlungsanwendungen. Ethylenglykol hat positive thermische Eigenschaften,<br />
wie zum Beispiel einen hohen Siedepunkt, niedrigen Gefrierpunkt, Stabilität über einen<br />
großen Temperaturbereich hinweg, eine relativ hohe spezifische Wärme <strong>und</strong> thermische Leitfähigkeit.<br />
Es hat außerdem eine niedrige Viskosität <strong>und</strong> damit reduzierte Anforderungen an die Rohre.<br />
PGW wird <strong>für</strong> Anwendungen verwendet, wo Toxizität ein Problem sein könnte. Das in Autos verwendete<br />
Glykol sollte möglichst nicht in einem Kühlsystem oder Wärmetauscher benutzt werden,<br />
da es ein auf Silikaten basiertes Rostschutzmittel enthält. Diese Schutzmittel können fest werden<br />
<strong>und</strong> sich auf der Oberfläche von Wärmetauschern ablagern <strong>und</strong> damit deren Effizienz senken. Die<br />
Glykollösungen sollten mit einem Korrosionsschutzmittel versehen sein.<br />
Durch Beimischung von Glykol sinkt das Wärmespeichervermögen der Kühlflüssigkeit ab (z.B.<br />
3,4 J/(kg·K) bei 50% Glykolzusatz <strong>und</strong> 40°C Kühlflüssigkeitstemperatur). Da auch Viskosität <strong>und</strong><br />
spezifisches Gewicht der Kühlflüssigkeit zunehmen, wächst mit steigendem Glykolanteil der thermische<br />
Widerstand R zwischen Kühlkörper <strong>und</strong> Kühlflüssigkeit beträchtlich. So muss z.B. ge-<br />
th(s-a)<br />
genüber reinem Wasser bei 10% Glykolzusatz mit einem Anstieg um etwa 15%, bei 50% Glykol<br />
um 50...60 % <strong>und</strong> bei 90 % Glykolzusatz mit einer Verdoppelung des R gerechnet werden. Diese<br />
th<br />
Aussagen sind allerdings auch abhängig von den Strömungsverhältnissen im Kühlkörper <strong>und</strong> der<br />
Temperatur der Kühlflüssigkeit.<br />
Bild 5.3.17 Untersuchung des Einflusses des Wasser-Glykol-Mischungsverhältnisses auf den R th(s-a) bei<br />
verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten<br />
5.3.5.3 Montagerichtung <strong>und</strong> Entlüftung<br />
Bei der Einrichtung des Kühlkreislaufes muss darauf geachtet werden, dass keine Ansammlungen<br />
von Luftblasen die Kühlung lokal unterbinden. Die beste Montagerichtung sind deshalb senkrechte<br />
Kanäle, die schlechteste Montagerichtung sind übereinander liegende waagerechte Kanäle, da<br />
der obere Kanal die Luftblasen sammelt (Bild 5.3.18).<br />
Die bevorzugte Flussrichtung ist aufwärts mit dem Zufluss unten <strong>und</strong> dem Abfluss oben im Schaltschrank.<br />
Schleifen im Wasserfluss, d.h. eine „auf <strong>und</strong> ab“ Konstruktion im Schrank, sind ungünstig.<br />
In diesem Fall sind im Kühlkreislauf Entlüftungsventile oberhalb der Leistungshalbleiter notwendig.<br />
Nach Befüllen der Kühlanlage sollte zunächst <strong>für</strong> längere Zeit (> 0,5 h) ein Testlauf mit<br />
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