Простой расчет площади теплоотвода для мощных транзисторов и тиристоров

Добавить ссылку на обсуждение статьи на форумеРадиоКот >Статьи >

Добавить тег

Радиаторы и охлаждение.

РќР° медном основании (фланце) 1 РЅР° подложке 2 закреплен кристалл 3. РћРЅ подключается Рє выводам 4. Р’СЃСЏ конструкция залита пластмассовым компаундом 5. РЈ фланца есть отверстие 6 для установки РЅР° радиатор. Р’РѕС‚ это РїРѕ сути та же самая батарея, посмотрите! Кристалл греется, это как горячая РІРѕРґР°. Медный фланец контактирует СЃ РІРѕР·РґСѓС…РѕРј, это секции батареи. Площадь контакта фланца Рё РІРѕР·РґСѓС…Р° – это место нагревания РІРѕР·РґСѓС…Р°. Нагревающийся РІРѕР·РґСѓС… охлаждает кристалл.

Как РІРёРґРёРј, конструкция радиаторов может быть различной, это Рё пластинки, Рё ребра, Р° еще бывают игольчатые радиаторы Рё разные РґСЂСѓРіРёРµ, достаточно зайти РІ магазин радиодеталей Рё пробежаться РїРѕ полке СЃ радиаторами . Радиаторы чаще всего делают РёР· алюминия Рё его сплавов (силумин Рё РґСЂСѓРіРёРµ). Медные радиаторы лучше, РЅРѕ дороже. Стальные Рё железные радиаторы применяются только РЅР° очень небольшой мощности, 1-5Р’С‚, так как РѕРЅРё медленно рассеивают тепло. Тепло, выделяемое РІ кристалле, определяется РїРѕ очень простой формуле P=U*I, РіРґРµ P – выделяемая РІ кристалле мощность, Р’С‚, U = напряжение РЅР° кристалле, Р’, I – сила тока через кристалл, Рђ. Это тепло РїСЂРѕС…РѕРґРёС‚ через подложку РЅР° фланец, РіРґРµ передается радиатору. Далее нагретый радиатор контактирует СЃ РІРѕР·РґСѓС…РѕРј Рё тепло передается ему, как следующему участнику нашей системы охлаждения. Посмотрим РЅР° полную схему охлаждения транзистора.

РЈ нас появились РґРІРµ штуки – это радиатор 8 Рё прокладка между радиатором Рё транзистором 7. Её может Рё РЅРµ быть, что Рё плохо, Рё хорошо одновременно. Давайте разбираться.

Расскажу Рѕ РґРІСѓС… важных параметрах – это тепловые сопротивления между кристаллом (или переходом, как его еще называют) Рё РєРѕСЂРїСѓСЃРѕРј транзистора – RРїРє Рё между РєРѕСЂРїСѓСЃРѕРј транзистора Рё радиатором – RРєСЂ. Первый параметр показывает, насколько хорошо тепло передается РѕС‚ кристалла Рє фланцу транзистора. Для примера, RРїРє, равное 1,5градуса Цельсия РЅР° ватт, объясняет, что СЃ увеличением мощности РЅР° 1Р’С‚ разница температур между фланцем Рё радиатором будет 1,5градуса. Рными словами, фланец всегда будет холоднее кристалла, Р° насколько – показывает этот параметр. Чем РѕРЅ меньше, тем лучше тепло передается фланцу. Если РјС‹ рассеиваем 10Р’С‚ мощности, то фланец будет холоднее кристалла РЅР° 1,5*10=15градусов, Р° если же 100Р’С‚ – то РЅР° РІСЃРµ 150! Рђ поскольку максимальная температура кристалла ограничена (РЅРµ может же РѕРЅ жариться РґРѕ белого каления!), фланец надо охлаждать. РќР° эти же 150 градусов .

Коэффициент теплового сопротивления радиатор-среда RСЂСЃ показывает, РЅР° сколько увеличится температура выходящего СЃ радиатора РІРѕР·РґСѓС…Р° РїСЂРё увеличении мощности РЅР° 1Р’С‚. Для примера, RСЂСЃ, равное 0,5 градуса Цельсия РЅР° Ватт, РіРѕРІРѕСЂРёС‚ нам, что температура увеличится РЅР° полградуса РїСЂРё нагреве РЅР° 1Р’С‚. Этот параметр считается трехэтажными формулами Рё нашим кошачьим умам РЅСѓ никак РЅРµ РїРѕРґ силу: RСЂСЃ, как Рё любое тепловое сопротивление РІ нашей системе, чем меньше, тем лучше. Рђ уменьшить его можно РїРѕ-разному – для этого радиаторы чернят химическим путем (например алюминий хорошо затемняется РІ хлорном железе – РЅРµ экспериментируйте РґРѕРјР°, выделяется хлор!), еще есть эффект ориентировать радиатор РІ РІРѕР·РґСѓС…Рµ для лучшего прохождения его вдоль пластин (вертикальный радиатор лучше охлаждается, чем лежачий). РќРµ рекомендуется красить радиатор краской: краска – лишнее тепловое сопротивление. Если только слегка, чтобы темненько было, РЅРѕ РЅРµ толстым слоем!

В приложении есть маленький программчик, в котором можно посчитать примерную площадь радиатора для какой-нибудь микросхемы или транзистора. С помощью него давайте рассчитаем радиатор для какого-нибудь блока питания. Схема блока питания.

Вопросы складываем сюда.

Ваш браузер РЅРµ поддерживает плавающие фреймы! –>

Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

98 4 1
29 2 2

–> –> SELECTORNEWS – РїРѕРєСѓРїРєР°, обмен Рё продажа трафика –> –>

Расчет размеров

Сделать самостоятельно трубный прибор отопления не очень сложно. Но здесь есть один важный момент – правильно провести расчет размеров прибора. Ведь именно от них будет зависеть такой показатель, как теплоотдача.

Необходимые показатели

Расчет непростой, потому что для его проведения требуются некоторые критерии самого помещения. К примеру: площадь остекления, количество входных дверей, какие окна установлены, проведена ли теплоизоляция пола, стен и потолка.

Все это учесть сложно, поэтому существует более простой вариант, в котором учитываются всего лишь два показателя:

  1. площадь комнаты.
  2. высота потолка.

Радиатор отопления выбирается из расчета теплоотдачи на 10 м² равным 1 кВт тепловой энергии. Высота потолка не должна превышать 2,8 м.

Как это может помочь при сборке самодельного прибора отопления? Для этого придется провести сравнение с обычным чугунным радиатором марки МС-140-500. Теплоотдача его одной секции – 160 Вт, объем – 1,45 л. Что это нам дает?

Можно точно определить, сколько секций будет необходимо, если использовать чугунный прибор. Из количества секций определяется общий объем теплоносителя, который будет помещаться в одной батарее. А зная это число, можно приблизительно установить объем трубного радиатора.

Все дело в том, что теплопроводность стали равна 54 Вт/м*К, а чугуна – 46 Вт/м*К. То есть, небольшая погрешность в меньшую сторону не окажет никакого влияния на качество отдачи тепла.

Пример расчета

Условно будем считать, что восьмисекционный чугунный отопительный прибор соответствует вышеописанному соотношению. Его объем – 8х1,45=11,6 л.

Теперь можно подсчитать длину трубы диаметром 100 мм, которую будем использовать для сборки самодельной батареи. Площадь сечения труб стандартная – 708,5 мм². Делим объем на сечение, получаем длину (литры переводим в мм³): 116000:708,5= 1640 мм. Или 1,64 м.

Небольшое отклонение в обе стороны не будет сильно влиять на теплоотдачу. Поэтому можно выбрать или 1,6 или 1,7 м.

Процесс сборки

В первую очередь необходимо подготовиться, т.е. закупить все необходимые материалы. Трубу диаметром 100 мм разрезаем на две половинки длиною по 80 см, для этого можно использовать болгарку.

Далее из труб диаметром 25 мм нарезаем 2 куска длиною по 100 мм, а из стального листа вырезаются 4 блина под внешний диаметр труб 100 мм.

Затем в трубах 100 мм вырезаются по два отверстия диаметром 25 мм – их месторасположение от краев должно быть на расстоянии 50 мм с диаметрально противоположных сторон.

После этого можно собрать конструкцию. Сначала привариваются вырезанные из листового железа блины. Затем две трубы 100 мм соединяются между собой трубой 25 мм, точно по вырезанным отверстиям.

Второй кусок трубы 25 мм приваривается с противоположной стороны, она будет выполнять функции упрочняющего элемента, после чего привариваются два сгона: сверху и снизу.

Первый способ самостоятельной сборки

Самой простой конструкцией для самодельного радиатора, конечно же, будет круг. Его можно вырезать следующим образом:

  • из листа алюминия вырезаем круг и делаем на нем необходимое количество надрезов;

Разрезаный круг из алюминия

  • далее отгибаем немного сектора. В результате получается некое подобие вентилятора;
  • по осям необходимо отогнуть 4 усика. С их помощью устройство будет крепиться к корпусу лампы;
  • светодиоды на таком радиаторе можно закрепить при помощи термопасты.

Готовый радиатор для диодов круглой формы

Как видим, это достаточно простой способ изготовления.

Особенности конструкции теплоотводчиков

Озадачившись собственноручно собрать радиатор, подходящий для светодиодов, многие задаются вполне закономерным вопросом «какой лучше?». Ведь сегодня существуют две группы теплоотводчиков, которые различаются по своим конструкционным особенностям:

  • игольчатые. Чаще применяются для системы охлаждения естественного типа. Такие модели применяются для мощных светодиодов;

Игольчатый радиатор

  • ребристые. Используются в системах принудительного охлаждения. Их выбирают в зависимости от геометрических параметров. При этом они могут применяться и для охлаждения мощных светодиодов.

Ребристый радиатор

Выбирая тип теплоотводчика необходимо помнить, что игольчатый пассивный аппарат превышает эффективность ребристой модели на 70%. Радиатор любой конструкции (ребристой или игольчатой) может иметь различную форму:

  • квадратную;
  • круглую;
  • прямоугольную.

Вариант радиатора, подходящего для светодиодов, следует выбирать в зависимости от потребностей в системе охлаждения.

Полезные советы

Если система отопления дома была собрана с учетом использования принудительного движения теплоносителя, то есть в ней установлен циркуляционный насос, тогда самодельный прибор можно устанавливать как угодно (вертикально или горизонтально).

Если в отопительной системе теплоноситель движется по естественным законам, то батарею необходимо монтировать только горизонтально. При этом нет необходимости устанавливать на нее воздухоотводчик (кран Маевского).

Нельзя сделать качественный радиатор из труб, если вы владеете навыками работы сварочным аппаратом на уровне новичка. Проваривать швы надо хорошо, от этого зависит безопасность эксплуатации прибора и всей отопительной системы.

Толщина 100-миллиметровой трубы должна быть минимум 3,5 мм.

Два сгона можно приварить к торцам труб, где были приварены металлические блины. При этом отверстия в торцах делаются не посередине, а со смещением: входной сгон (верхний) ближе к верхнему краю трубы, выходной (нижний) ближе к нижнему краю. Отверстия в блинах лучше сделать заранее, до приварки их к трубам.

При расчете теплоотдачи нет необходимости обращать внимание на площадь отдачи. Понятно, что этот показатель у чугунного радиатора будет больше. Все это компенсируется высокой теплопроводностью стали.

Сварочные швы нужно очистить и придать им презентабельный внешний вид. Для этого молотком сбиваются окалины и подтеки, а болгаркой шлифуется вся поверхность швов.

Каким образом изготавливаются теплоотводчики

Не все радиолюбители с охотой берутся за изготовление подобных устройств. Ведь оно будет выполнять ведущую роль. От того, насколько качественно будет сделан своими руками теплоотводчик, зависит срок эксплуатации осветительной установки, выполненной из светодиодов. Поэтому многие предпочитают не рисковать и покупать аппараты для системы охлаждения в специализированных магазинах.

Самодельный радиатор для диодов

Но бывают ситуации, когда нет возможности купить, но его можно изготовить из подручных средств, которые без проблем отыщутся в домашней лаборатории любого радиолюбителя. И здесь подходят два способа изготовления.

Особенности вычислений

  • модификация аппарата;
  • какая имеется площадь рассеивания;
  • показатели окружающего воздуха;
  • материал, из которого изготавливается теплоотводчик.

Такие нюансы необходимо учитывать тогда, когда проектируется новый радиатор, а не переделывается старый. Самым важным для самостоятельно сборки теплоотводника будет показатель максимально допустимого рассеивания мощности теплообменного элемента. Чтобы рассчитать площадь радиатора существует два способа. Первый метод расчета. Для того чтобы определить требуемую площадь, нужно использовать формулу F = а х S х (T1 – T2), где:

  • F — тепловой поток;
  • S – площадью поверхности теплоотводчика;
  • T1 — показатель температуры среды, которая отводит тепло;
  • T2 — температура, которую имеет нагретая поверхность;
  • а – коэффициент, отражающий теплоотдачу. Данный коэффициент для неполированных поверхностей условно принимается равным 6-8 Вт/(м2К).

Длина окружности

  • S — площадь теплообменника;
  • M – незадействованная мощность светодиода;
  • W – подведенная мощность (Вт).

При этом если будет изготавливаться ребристый алюминиевый аппарат, можно использовать в расчетах данные, которые получили тайванские специалисты:

  • 60 Вт – от 7000 до 73000 см2;
  • 10 Вт – около 1000 см2;
  • 3 Вт – от 30 до 50 см2;
  • 1 Вт – от 10 до 15 см2.

Но в такой ситуации необходимо помнить, что приведенные выше данные подходят к климатическим условиям Тайваня. В нашем случае их стоит брать только лишь при проведении предварительных вычислений.

Второй способ самостоятельной сборки

Охлаждающий аппарат, который будет подключаться к светодиодам, можно самостоятельно сделать их куска трубы, которая имеет прямоугольное сечение, а также из алюминиевого профиля. Здесь вам понадобятся:

  • пресс-шайба с диаметром 16 мм;
  • труба 30х15х1,5;
  • термопаста КТП 8;
  • Ш-образный профиль 265;
  • термоклей;
  • саморезы.

Делаем радиатор следующим образом:

  • в трубе просверливаем три отверстия;

Вариант трубы для радиатора

  • далее сверлим профиль. С его помощью будет осуществляться крепление к лампе;
  • светодиоды крепим к трубе, которая будет выступать в качестве основания теплоотводчика, с помощью термоклея;
  • в местах соединения элементов радиатора наносим слой термопасты КТП 8;
  • осталось собрать конструкцию с помощью саморезов, оснащенных пресс шайбой.

Данный способ будет несколько сложнее в реализации, чем первый вариант.

Используемые источники:

  • https://www.radiokot.ru/articles/02/
  • https://x-teplo.ru/otoplenie/batarei-radiatory/samodelnyj.html
  • https://1posvetu.ru/montazh-i-nastrojka/izgotavlivaem-svoimi-rukami-radiator-dlya-svetodiodov.html

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *