Bestimmung der spezifischen Widerstandsdaten aus einer Temperaturkurve
Falls die notwendigen Angaben zum Wärmewiderstand und zur Temperaturzeitkonstante nicht direkt im Datenblatt angegeben sind, können diese auch über eine Kennlinie wie in der Abbildung Temperaturanstieg bei Nennlast ermittelt werden. Ein Verfahren zur Ermittlung der Daten soll am Beispiel der folgenden Temperatur-Zeit-Kennlinie dargestellt werden.
Dazu wird die Differenz zwischen der maximalen Temperatur bei Nennleistung und der Temperatur ohne Erwärmung aus der Grafik ermittelt (0% und 100%). Der Wärmewiderstand des Widerstandes zur Umgebung ergibt sich dann als Quotient der maximalen Temperaturdifferenz und der Nennleistung.
Rth = ΔT / PNENN (1)
Die Wärmezeitkonstante wird grafisch aus dem Datenblatt ermittelt. Dazu müssen 63 % der Differenztemperatur ermittelt werden. Dies entspricht ca. der Temperatur nach dem Ablauf der Wärmezeitkonstante. Um diese zu ermitteln, wird eine waagerechte Gerade von 63 % der Differenztemperatur addiert mit der Umgebungstemperatur zu dem Funktionsgraphen gezogen. Von dem Schnittpunkt des Funktionsgraphen mit der Temperatur kann die Wärmezeitkonstante ermittelt werden.
Für den Fall, dass dem Datenblatt des Widerstandes keine derartige Zeit-Temperaturkurve beiliegt, kann diese auch manuell aufgenommen werden. Dabei wird der Widerstand mit der Nennleistung belastet und die Kurve dazu mit geeigneten Messgeräten aufgenommen. Sobald abzusehen ist, dass die Temperatur gegen einen Wert konvergiert, kann die Messung abgebrochen werden. Der aktuelle Wert stellt dann in etwa die maximale Temperatur dar. Mit der Hinzunahme der Nennleistung werden nach dem oben beschriebenen Verfahren der Wärmewiderstand und die Wärmezeitkonstante bestimmt.
Richtwerte üblicher Widerstände
Die in der Tabelle aufgeführten Werte dienen für eine schnelle Inbetriebnahme der EtherCAT-Busklemme EL9576. Für eine genauere Temperatursimulation sollten die Parameter jedoch genau auf den verwendeten Widerstand abgestimmt werden.
Hinweis | |
Vorkehrungen zum Schutz des Widerstandes bei der Montage Alle Angaben in der Tabelle beziehen sich auf eine Montage ohne zusätzlichen Kühlkörper. Für den Betrieb der EL9576 sollte jedoch ein zusätzlicher Kühlkörper montiert werden, um den Widerstand vor Beschädigungen zusätzlich zu schützen. |
Widerstand | Abbildung | Abmessungen [L x H x B] | Wärmewiderstand Rth | Zeitkonstante Tth | Anmerkungen |
|---|---|---|---|---|---|
ZB8110 (100W; 10 Ohm) |
| 110mm x 80 mm x 15 mm | 1300 mK/W | 550 s | - |
Arcol HS50 (50 W; 10 Ohm) |
| 50 mm x 15 mm x 14 mm | 3500 mK/W | 191 s | Der Widerstand ist aufgrund der niedrigen Wärmeleitfähigkeit im Kern nicht für hohe Pulsleistungen weit über der Nennleistung geeignet |
Arcol HS75 (75 W;10 Ohm) |
| 50 mm x 25 mm x 27 mm | 3500 mK/W | 245 s | - |
TE CJT200 (200 W;10 Ohm) |
| 165 mm x 30 mm x 60 mm | 1395 mK/W | 720 s = 12 min | - |
Tabelle 1: Übersicht über die Parameter üblicher Widerstände