Application Manual Power Semiconductors - Deutsche ... - Semikron

5 Applikationshinweise für IGBT- und MOSFET-Module
5.3.7.2 Berechnung der Vorerwärmung bei Luftkühlung
Grundgedanke dieser Methode ist es, die bewährten Grundgleichungen der Temperaturberechnung
beizubehalten und nur die Einlasstemperatur des Kühlmittels für das „n-te“ Element neu
zu bestimmen. Dies ist leicht über das Wärmespeichervermögen des Kühlmittels möglich, wenn
man eine gleichmäßige Durchwärmung annimmt. Sowohl das spezifische Gewicht als auch das
Wärmespeichervermögen sind temperaturabhängig, daher ergibt sich ein Temperaturkoeffizient
für die Vorerwärmung.
Fan (V air [m³/h])
Power
dissipation P V1
Power
dissipation P V2
y
z
T a T a *
T a ** x
Bild 5.3.26 Thermische Reihenschaltung bei Luftkühlung und Aufspalten in Sektoren mit unterschiedlich
vorerwärmter Luft
Die allgemeingültige Formel lautet:
1
Ta
* Ta
c
p
P
TCc
T
a
V
tot1
air
c p
: spezifische Wärmekapazität von Luft [kJ/K/kg]
r: spezifische Dichte von Luft [kg/m³]
TC c
: Temperaturkoeffizient der spezifische Wärmekapazität
T a
*: Kühlmitteltemperatur für die zweiten Wärmequelle
P tot1
: Verlustleistung der ersten Wärmequelle
Zugeschnitten auf einen durchschnittlichen Luftdruck von 1 bar, einer Basistemperatur von 0°C
und der Umrechnung auf eine Volumenstromangabe in [m³/h] ergibt sich:
3
3,6
1
C
m
Ptot1
Ta
* Ta
0,01 C
Ta
K
Ing
1,006
1,275
W h
V
air
P tot1
[W]: Verlustleistung der ersten Wärmequelle
V air
[m³/h] Volumenstrom durch den Kühlkörper
K ing
: Korrekturfaktor für ungleichmäßiges Wärmeprofil am Ausgang des Kühlkörper 1
T a *
z
K Ing=1...1,25 to consider
average air temperature at the
section
Bild 5.3.27 Ungleichmäßiges Temperaturprofil der Austrittsluft über den Lüfterquerschnitt bei zentraler
Anordnung der Wärmequellen
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