Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Temperaturfrage - Hochlast Drahtwiderstand


von Chris H. (Gast)


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Hallo,
ich habe einmal eine Frage zu einem Lastwiderstand. Ich nutze einen ATE 
Electronics Hochlast-Drahtwiderstand RB101 2,2 Ohm 100Watt um meinen 
Akku etwas schneller zu entladen. Hierzu ist dieser in Serie geschaltet 
zu meinem Ladegerät. Nun steht in den Spezifikationen 
(http://www.produktinfo.conrad.com/datenblaetter/400000-424999/420248-da-01-en-LASTWIDERSTAND_RB10_1_2R2_J_2R2_12W.pdf), 
dass ich ohne Kühlkörper den Widerstand mit max 40 Watt belasten kann.

Bei einer Belastung von 40Watt wird dieser Widerstand beim Entladen aber 
recht heiß (130 - 150 Grad). Nun bin ich mir etwas unsicher ob diese 
Temperaturen im Normalbereich liegen, oder ob ich hier lieber einen Gang 
zurückschalten sollte. Im Datenblatt wird eine Betriebstemperatur von 
-55 bis +250 Grad angegeben. Insofern bin ich da ja noch voll im grünen 
Bereich, oder wie seht Ihr das? Würdet Ihr dennoch mit weniger Last 
fahren ohne zusätzlichen Kühlkörper?

Zweite Frage:
Ich würde den Widerstand in absehbarer Zukunft gerne noch mehr belasten. 
Nun benötige ich für eine Last von 100Watt aber einen Kühlkörper von 
955cm² Fläche. Das ist ja ein Monster?!
Da ich auf alle Fälle eine passive Kühlung möchte, wäre es doch auch 
denkbar, dass ich mir eine große (20x20cm) Kupferplatte kaufe, den 
Widerstand auf diese aufschraube (Wärmeleitpaste dazwischen) und mich 
dann langsam heran taste, bis ich eine Wattzahl gefunden habe die in 
einer Temperatur von 150-200 Grad resultiert. Oder wie seht Ihr das?

Viele Grüße + besten Dank im Voraus,
Chris

von Michel (Gast)


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H. F. schrieb:
> Da ich auf alle Fälle eine passive Kühlung möchte, wäre es doch auch
> denkbar, dass ich mir eine große (20x20cm) Kupferplatte kaufe, den
> Widerstand auf diese aufschraube

Für die Kühlung kommt es auf große Oberfläche und guten Luftaustausch 
drauf an. Darum bestehen normale Kühlkörper meist aus stark 
strukturiertem Profilmaterial. Alu ist billiger und von der 
Wärmeleitfähigkeit nicht so viel schlechter verglichen mit techn. 
Kupfer.

MfG

von Harald Wilhelms (Gast)


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H. F. schrieb:

> Bei einer Belastung von 40Watt wird dieser Widerstand beim Entladen aber
> recht heiß (130 - 150 Grad). Nun bin ich mir etwas unsicher ob diese
> Temperaturen im Normalbereich liegen, oder ob ich hier lieber einen Gang
> zurückschalten sollte.

Für Hochlastwiderstände sind auch noch Temperaturen bic 350 Grad 
durchaus
normal. Dann muss man natürlich Vorkehrungen Treffen, das sich der 
Wider-
stand nicht selbst auslötet.

> Nun benötige ich für eine Last von 100Watt aber einen Kühlkörper von
> 955cm² Fläche. Das ist ja ein Monster?!

Da hast Du vermutlich etwas missverstanden. Du brauchst einen
Kühlkörper, der bei einer "Belastung" mit ca. 100W einen
Temperaturunterschied von vielleicht 200 Grad bringt.
Das sind etwa 2 Grad pro Watt. Diese Angabe findest Du in den
Katalogen der Kühlkörperhersteller. Ein solcher Kühlkörper
hat noch recht moderate Maße, wird aber immerhin so heiss, das
man ihn vor unabsichtlicher Berührung schützen muss. Für eine
genauere Berechnung musst Du noch die Wärmetechnischen Daten
aus dem Datenblatt des Widerstands mit berücksichtigen.

> Da ich auf alle Fälle eine passive Kühlung möchte, wäre es doch auch
> denkbar, dass ich mir eine große (20x20cm) Kupferplatte kaufe, den
> Widerstand auf diese aufschraube (Wärmeleitpaste dazwischen) und mich
> dann langsam heran taste, bis ich eine Wattzahl gefunden habe die in
> einer Temperatur von 150-200 Grad resultiert. Oder wie seht Ihr das?

Wenn Du einen Standardkühlkörper benutzt, ist eine solche Messung
unnötig. Die benötigten Angaben zur Berechnung findest Du in den Daten-
blättern. Wenn Du Dich nicht an einem Lüfter störst, könntest Du
z.B. einen billigen uP-Kühler nehmen. Di sind dann ziemlich klein.
Gruss
Harald

von Anja (Gast)


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Hallo,

H. F. schrieb:
> Im Datenblatt wird eine Betriebstemperatur von
> -55 bis +250 Grad angegeben.

auf was bezieht sich das auf die Oberflächentemperatur des Widerstandes 
oder die Temperatur des Widerstandsdrahtes?
Normalerweise ist die Drahttemperatur auf einen Wert zwischen 200 und 
350 Grad limitiert.

H. F. schrieb:
> Oder wie seht Ihr das?

Ich würde einen CPU-Kühler verwenden (hat etwa dieselbe 
Leistungsklasse).

Gruß Anja

von Falk B. (falk)


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Siehe Kühlkörper

von Chris H. (Gast)


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Hallo, und vielen lieben Dank für die netten und zahlreichen Antworten. 
Ich werde mich dann mal auf die Kühlkörpersuche begeben und mal die 
Datenblätter wälzen.
Was den Widerstand betrifft, so denke ich, dass die 250 Grad Limit nicht 
die Draht-Temperatur darstellen, da ich garnicht an den Draht 
herankomme. Der Lastwiderstand ist an sich schon in einem berippten 
Gehäuse fest eingegossen. Lediglich auf der Rückseite kann ich noch 
einen zusätzlichen Kühlkörper anschrauben. Im Datenblatt steht unter dem 
Punkt "Derating" nur:
"ATE RB resistors have an operative temperature range of -55 Grad to 
+250 Grad. Derating is required for reduced chassi area and for high 
ambient temperatures". Und die kleinere Fläche habe ich ja (da kein 
Zusatzkühlkörper - darum nur 40Watt).

Was die Dimensionen und die Fläche des Kühlkörpers betrifft, so muss ich 
da noch einmal etwas tiefer in mich gehen. Mag sein, dass ich da 
wirklich was noch nicht so recht verstanden habe. Hab nur im Datenblatt 
des Widerstands gelesen, dass dort die Dimensionen des Kühlkörpers mit 
955cm^2 x 3mm Dicke angegeben sind. Aber ich schau mal nochmal genauer 
nach.
Vielleicht tut es ein größerer, passiver CPU Kühler (ohne Heatpipes) dem 
ich ein paar Bohrungen verpasse um den Widerstand dran zu schrauben.

Viele Grüße,
Chris

von Falk B. (falk)


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@  Christian H. (hufux)

>wirklich was noch nicht so recht verstanden habe. Hab nur im Datenblatt
>des Widerstands gelesen, dass dort die Dimensionen des Kühlkörpers mit
>955cm^2 x 3mm Dicke angegeben sind.

Diese Angabe ist relastiv sinnlos. Normalerweise gibt man einen 
maximalen Wärmewiderstand für den Kühlkörper an, damit kann man auch 
sinnvoll rechnen.

>Vielleicht tut es ein größerer, passiver CPU Kühler (ohne Heatpipes) dem
>ich ein paar Bohrungen verpasse um den Widerstand dran zu schrauben.

Könnte passen, der Widerstand verträgt ja deutlich höhere Temperaturen 
als eine CPU.

MFG
Falk

von Chris H. (Gast)


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So, ich bin es noch einmal. Habe mich nun mal nach passenden Kühlkörpern 
umgeschaut und folgendes gefunden:

Im Datenblatt des Widerstands ist ein Wärmewiderstand von 1 K/W 
ausgewiesen. Darum habe ich darauf geachtet einen Kühlkörper in 
ähnlicher Qualität zu erhalten. Dabei bin ich auf folgenden Kühlkörper 
gestoßen:

http://www.voelkner.de/products/29658/Kuehlschiene-200x40x75mm.html

Der Widerstand hat die Grundflächen-Ausmaße 47,5mm x 64mm . Wenn ich den 
nun an den Kühlkörper schraube hat dieser bei einer Länge von 64mm immer 
noch einen Wärmewiderstand von 0,9 K/W, was ziemlich genau der Leistung 
des Materials des Widerstandes entspricht.

Wenn ich das nun alles richtig verstanden habe komme ich damit doch dann 
gut zurecht?!

Viele Grüße,
Christian

von Falk B. (falk)


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Sollte passen.

von oszi40 (Gast)


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Zur Erinnerung: Übliches Lötzinn ist bei 180 Grad bereits flüssig.

von Harald Wilhelms (Gast)


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Christian H. schrieb:
> So, ich bin es noch einmal. Habe mich nun mal nach passenden Kühlkörpern
> umgeschaut und folgendes gefunden:
>
> Im Datenblatt des Widerstands ist ein Wärmewiderstand von 1 K/W
> ausgewiesen. Darum habe ich darauf geachtet einen Kühlkörper in
> ähnlicher Qualität zu erhalten. Dabei bin ich auf folgenden Kühlkörper
> gestoßen:
>
> http://www.voelkner.de/products/29658/Kuehlschiene...
>
> Der Widerstand hat die Grundflächen-Ausmaße 47,5mm x 64mm . Wenn ich den
> nun an den Kühlkörper schraube hat dieser bei einer Länge von 64mm immer
> noch einen Wärmewiderstand von 0,9 K/W, was ziemlich genau der Leistung
> des Materials des Widerstandes entspricht.
>
> Wenn ich das nun alles richtig verstanden habe komme ich damit doch dann
> gut zurecht?!

Die Rechnung ist einfach: Wenn der Leistungswiderstand einen Wärme-
widerstand von 1K/W und der Kühlkörper 0,9K/W hat, musst du beides
zusammenzählen und mit der Leistung von 100W multiplizieren. Die
sich daraus ergebenden 190K sind dann der Temperaturunterschied
zwischen dem Widerstandsdraht und der Umgebungstemperatur. Bei
25 Grad hättest Du also eine Drahttemperatur von 215 Grad.
Gruss
Harald

von Chris H. (Gast)


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Also ich wiederhole noch einmal:
Im Datenblatt steht, "Temperaturanstieg mit zusätzlicher Kühlfläche 
1K/W". Der Kühlkörper selbst hat, Worst Case gesehen, 1 K/W. Macht 
zusammen dann 2 K/W bei einer Serienschaltung und mit Vernachlässigung 
des Kontaktwiderstands zwischen den Kühlkörpern.

Ich kann den Drahtwiderstand maximal mit 72 Watt belasten (Realistisch 
werden es eher 60 Watt sein). Mehr macht das Ladegerät nicht mit. Macht 
also bei 72 Watt einen Temp. Unterschied von rund 169 Grad bei einer 
Umgebungstemperatur von 25 Grad. Bei 60 Watt entsprechend niedriger.

Das sollte auch mit dem Lot passen.

Viele Grüße,
Chris

von Falk B. (falk)


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@  Christian H. (hufux)

>also bei 72 Watt einen Temp. Unterschied von rund 169 Grad bei einer
>Umgebungstemperatur von 25 Grad. Bei 60 Watt entsprechend niedriger.

Naja, der Widerstand wird kaum überall gleichmässig war. Die Enden sind 
deutlich kühler, weil dort keine Wärme entsteht. Miss nach.

MfG
Falk

von oszi40 (Gast)


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Hab jetzt nicht nachgerechnet. Die LAGE und ausreichende Belüftung bei 
ausreichendem Gehäusevolumen spielt auch eine Rolle. Jedenfalls würde 
ich vorsorglich die Anschlussdrähte so befestigen, daß sie bei 
Überhitzung nicht gleich abfallen oder Schaden verursachen können.

von Chris H. (Gast)


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Hallo & vielen Dank noch einmal für die weiteren Antworten. Kurz zur 
weitern Info: Der Widerstand dient nur als lastwiderstand zum 
"Verbraten" von überflüssiger Leistung (Akku entladen). Er liegt auf dem 
Tisch und ist in keinerlei Gehäuse untergebracht. Die Anschlussdrähte 
habe ich ordentlich dran gelötet und einen Schrumpfschlauch drüber 
gezogen. An dem Schrumpfschlauch sehe ich keinerlei Veränderungen. Des 
Weiteren hat eine Messung heute Früh gezeigt, dass wenn das 
Widerstandsgehäuse ~100 Grad heiß ist, die Anschlüsse nur ~60 Grad heiß 
werden. Diese sind nämlich noch einmal separat isoliert.

Somit denke ich, sollte das Ganze mit dem von mir weiter oben 
beschriebenen Kühlkörper zumindest für meine Ansprüche (60-72 Watt 
Leistung) passen. Ich denke, ich werde es einfach einmal damit versuchen 
und mir morgen beim Conrad einen solchen Kühlkörper besorgen.

Viele Grüße,
Chris

von Heinz (Gast)


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Wenn es sich um 12 Volt Akkus handelt kannst Du zum Belasten bzw. 
Entladen auch Halogen Lampen oder Scheinwerferlampen verwenden und hast 
keine Probleme mit der Kühlung.

von c. m. (Gast)


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das datenblatt ist unvollständig, vulgo: scheiße.

diese widerstände haben ein "temperature derating", d.h. bei 20°C kannst 
du 100W verbraten lassen, bei 120°C aber nur noch ca. 25W.

wenn du also einen KK am widerstand montiert hast, kannst du soviel watt 
verheizen wie der max. temperaturanstieg des systems vorgibt.

von Patrick J. (ho-bit-hun-ter)


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Hi

Ob in den letzten 6 Jahren sich was groß mit dem Hochlast-Widerling 
getan hat?
Vll. erfahren Sie Es ja hier, demnächst!
Schauen Sie also auch nächstes Jahr wieder vorbei.

Zum Vorschlag, 12V-Leuchtmittel zu benutzen: Da hat man halt, neben 
einer recht großen Temperatur, auch noch Unmengen an Licht, Die man 
irgendwie weg bekommen muß.
So wirklich gefallen würde mir eine gleißend beleuchtete 
Werktischoberfläche nicht wirklich - aber wofür gibt's Sonnenbrillen?

MfG

von Harald W. (wilhelms)


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Heinz schrieb:

> Wenn es sich um 12 Volt Akkus handelt kannst Du zum Belasten bzw.
> Entladen auch Halogen Lampen oder Scheinwerferlampen verwenden und hast
> keine Probleme mit der Kühlung.

Jetzt weiss ich endlich, wodurch der weltweite Temperaturanstieg
in den letzten sechs Jahren verursacht wurde: Durch das Entladen
der Akkus des TEs!

von c.m. (Gast)


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Patrick J. schrieb:

> Ob in den letzten 6 Jahren sich was groß mit dem Hochlast-Widerling
> getan hat?

scheisse. wieder reingefallen :/

bei "auf threads antworten" muss man fast schon die gleichen 
vorsichtsmaßnahmen walten lassen wie beim email öffnen.

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