roboforum.ru

Технический форум по робототехнике.

 

Рассчет площади радиатора

Резисторы, транзисторы, конденсаторы, микросборки, чип компоненты ...
Вопросы согласования управляющих модулей с периферией.

Рассчет площади радиатора

Сообщение D1mcon » 06 янв 2011, 12:40

Привет, формчане :) , прошу помощи в решении следующей проблемы:
есть у меня 2 L298 работать они будут на полную нагрузку - все каналы на 2А.
Рассеваемая мощность 1 L298 - 25Вт. Я не совсем понимаю - это без радиатора или нужен радиатор на данную мощность?

С учетом потребления двигателей на одну L298 придется 29 Вт.
Справочники и интернет советует выбирать радиатор из соображений 20см2 на ватт.
К одному радиатору хочу прикрутить оба драйвера, будет обдув вентилятором на 40 мм 3000-6000 об/мин.

Помогите определить площадь радиатора.
Язык Ада - официально был признан министерством обороны США для создания ПО военной техники
Аватара пользователя
D1mcon
 
Сообщения: 700
Зарегистрирован: 08 фев 2009, 10:13
Откуда: Воротынск
прог. языки: C,C++,C#,Java
ФИО: Дмитрий

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение Виталий » 06 янв 2011, 13:13

Есть радиаторы для обычного охлаждения, а есть для охлаждения вентилятором. У последних меньше зазоры между ребрами и соответственно больше "плотность".
Все новости о моих проектах http://savethebest.ru
Аватара пользователя
Виталий
 
Сообщения: 2114
Зарегистрирован: 08 окт 2004, 16:43
Откуда: St. Petersburg
Skype: quark-bot
ФИО: Клебан Виталий

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение D1mcon » 06 янв 2011, 13:21

Вот в том то и дело что радиаторов у меня много в основном из комповых блоков питания, но не могу определиться с их размером, места в корпусе в притык :( Обдув будет сквозным, теплый воздух будет сразу выбрасываться за борт.
Язык Ада - официально был признан министерством обороны США для создания ПО военной техники
Аватара пользователя
D1mcon
 
Сообщения: 700
Зарегистрирован: 08 фев 2009, 10:13
Откуда: Воротынск
прог. языки: C,C++,C#,Java
ФИО: Дмитрий

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение Skyline » 06 янв 2011, 13:24

Вот в теме пара интересных ссылок, может помогут:
http://www.zmeyfish.radiokot.ru/forum/v ... p?p=116956
Аватара пользователя
Skyline
 
Сообщения: 278
Зарегистрирован: 12 май 2010, 13:30
Откуда: Уральск-Самара
Skype: sky-jap
прог. языки: Bascom AVR Basic
ФИО: Полулях Сергей Валерьевич

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение D1mcon » 06 янв 2011, 13:33

Спасибо, щас глянем.
Язык Ада - официально был признан министерством обороны США для создания ПО военной техники
Аватара пользователя
D1mcon
 
Сообщения: 700
Зарегистрирован: 08 фев 2009, 10:13
Откуда: Воротынск
прог. языки: C,C++,C#,Java
ФИО: Дмитрий

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение Radist » 06 янв 2011, 17:34

Когда то тоже интересовался расчетом радиаторов, сейчас прошло. Чтобы рассчитать радиатр - надо учесть миллион параметров, не только габариты его самого, но и габариты и количество ребер, место приложения тепла, положение радиатора. Тепло отводится тремя способами: теплопроводность, конвекция, тепловое излучение. Для каждого способа свои формулы, но главное, что никто не знает сколько процентов уйдет на каждый способ. С вентилятором число неизвестных только увеличится. Поэтому предлагаю забыть о расчете и действовать следующим образом.

В даташите есть параметр - тепловое сопротивление, измеряется в градусах/Вт. Оно есть кристалл-корпус и корпус-окружающая среда. Рассеиваемая мощность считается легко: падение напряжения умножаем на ток (для постоянного тока). Складываем тепловые сопротивления кристалл-корпус и корпус-окр. среда, умножаем на мощность потерь - получаем температуру, до которой нагреется ваш элемент. Если это очень жарко - он сгорит, нужен радиатор. Как радиатор уменьшит температуру? Он тупо снижает сопротивление корпус-окр.среда. Ищите на покупных радиаторах этот параметр, ставьте его в формулу, прибавьте еще сопротивление термопасты - получите сниженную температуру. Если она уже в допуске - хорошо. Если еще и вентилятор приделаете - температура станет еще ниже. Помним про правило: надежность схемы ухудшается вдвое на каждые 10 градусов повышения температуры, и выбираем допустимую температуру перегрева. Учтите, именно перегрева, к ней будет прибавляться температура окр. среды.
Аватара пользователя
Radist
 
Сообщения: 2233
Зарегистрирован: 01 июл 2009, 08:59
Откуда: Екатеринбург
прог. языки: асемблер AVR

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение $ilent » 06 янв 2011, 18:09

Это тема действительно не простая. У меня целая глава была отдана расчёту теплового режима в дипломе.
Код: Выделить всёРазвернуть
2.7. Конструкторские расчёты.
2.7.1. Расчёт теплового режима блока.

В радиоэлектронных устройствах для отвода тепла, выделяемого радиодеталями и узлами, и снижения их температуры широко применяется как естественная так и принудительная вентиляция. Когда мощность, рассеиваемая теплонагруженными элементами превышает 500 Вт на квадратный метр, применяется принудительная вентиляция, при меньшей мощности - естественная.
Принудительная вентиляция обеспечивается специальными устройствами, которые прогоняют воздух через внутренний объем аппарата.
Естественная вентиляция имеет место в аппаратах с перфорированным кожухом, у которого поток воздуха через внутренний объем создается за счет уменьшения его плотности в аппарате при нагревании.
В конструкции электронного замка имеются технологические отверстия, расположенные на нижней части корпуса, и перфорированные отверстия в верхней части.
Пусть известна мощность, рассеиваемая в аппарате, и его геометрические размеры.
Выражения для температуры перегрева над окружающей средой нагретой зоны, кожуха и воздуха внутри аппарата  с учетом того, что   и, следовательно,   будут иметь вид:

                                          /3/   

При естественной вентиляции, неизвестным является расход воздуха через аппарат. Этот расход воздуха, является функцией соотношения температуры воздуха во внутреннем объеме аппарата, и его температурой на входе и выходе, а также площади отверстий в кожухе и шасси для воздушного потока.
Массовый расход воздуха связан с температурой и геометрическими размерами аппарата выражением:

где    - коэффициент расхода воздуха (для перфорированного кожуха  );
  - площади отверстий в 1-й, 2-й области кожуха и шасси;
  - расстояние между отверстиями в верхней и нижней части кожуха;
  - абсолютные температуры среды, воздуха в аппарате, нагретой зоны, и воздуха на выходе;
  - плотность воздуха на входе в аппарат.
Тепловые проводимости   входящие в тепловые коэффициенты   являются функцией искомых температур.
Следовательно, задача является нелинейной и ее решение может быть выполнено методом последовательных приближений.                                    /3/
Предварительно оценим ориентировочно тепловой режим аппарата, для чего упростим выражения для тепловых коэффициентов приняв следующие допущения.
1. Теплообмен между нагретой зоной и кожухом, а также последним и окружающей средой слабо влияет на тепловой режим аппарата в перфорированном кожухе и соответствующие коэффициенты примем приближенно равными:
,    
и следовательно
      
где  - площадь поверхности нагретой зоны, участвующая в лучистом теплообмене, равная 
Здесь   - высота нагретой зоны.
Площадь кожуха  рассчитывается без учета площади отверстий перфорации. Этим самым компенсируется ошибка, связанная с принятыми допущениями    при    рассмотрении    тепловых    процессов    вентилируемых аппаратов, об отсутствии лучистой тепловой связи между зоной и средой через отверстия в кожухе.
2. Коэффициенты теплоотдачи конвекцией внутренних поверхностей
аппарата (поверхности нагретой зоны, кожуха) принимаются равными
.
Эти коэффициенты для различных конструкций аппаратов в широком диапазоне  изменения  тепловых  нагрузок  изменяются  незначительно   и  в среднем можно признать равными:

Отсюда тепловые проводимости   могут быть выражены по формулам:
   
Здесь    - площадь поверхности нагретой зоны, участвующая в конвективном теплообмене.

где n - количество деталей, установленных на шасси.
3. Площадь внутренней поверхности кожуха принимается равной наружной поверхности:
 
При принятых допущениях тепловые коэффициенты будут равны:



Весовой расход воздуха через аппарат, когда среднеобъемная температура в аппарате близка к 40°С, а температура среды 20°С, можно определить из выражения:

  - среднее расстояние между входными и выходными отверстиями

Здесь   - суммарная площадь отверстий для прохода воздуха на входе и на выходе.
  - средняя площадь поперечного сечения аппарата, свободная для прохода воздуха.
Удельная теплоемкость воздуха в широком диапазоне температур 20-60°С практически не изменяется и равна  . При этом удельное теплосодержание воздуха, протекающего через аппарат будет

так на основании принятых допущений, линеаризованы тепловые коэффициенты  , что позволяет рассчитать перегревы аппарата, не прибегая к методу последовательных приближений.
Рассчитаем тепловой режим конструкции блока замка в перфорированном кожухе при естественной конвекции коэффициентным методом.
1. Определяем площадь и объем кожуха.

                                                                                         /9/     
Кожух электронного замка имеет габариты: 128х106х35 мм,
отсюда:
   

2. Коэффициент заполнения   
3. Определяем площадь излучающей поверхности нагретой зоны.
   где:
- размер основания приведенной нагретой зоны.

Следовательно,

4. Определяем реальную площадь теплоотдающих поверхностей нагретой зоны, равную сумме площадей всех деталей.
ПП размером 54х31х1,5 мм и соленоида 54х31х16.
Отсюда находим:
 
5. Определяем приведенную площадь отверстий:
                  /3/
Здесь
- суммарная площадь отверстий дна и боковой поверхности
- суммарная площадь отверстий в крышке и боковой поверхности
В нашем случае перфорация выполнена на верхней части замка, 10 отверстий диаметром 4 мм, и на нижней части замка 10 отверстий диаметром 4 мм.



6. Определяем удельную мощность, рассеиваемую с поверхности
нагретой зоны
 
,   
  (из поверочного расчета)
Находим удельную мощность:
     



По графикам /14/ определяются  и коэффициенты:
   Блок питания

35 °C   

0,96

0,2

0,096

0,95

1

1,04

1,45
                  
8. Рассчитываем перегрев зоны и корпуса блока
            /3/

     
9. Тепловые характеристики концентратора малой емкости:
•   мощность, рассеивания контроллером в пассивном режиме 0,2 Вт;
•   мощность, рассеивания контроллером в активном режиме 6,6 Вт;
•   температура окружающей среды 20 °С;
•   среднеповерхностная температура замка 0,05 °С;
•   средняя температура нагретой зоны замка 18,5 °С.
Тепловой режим конструкции электронного замка 11630.60.4 показал, что при максимальной выделяемой мощности 6,6 Вт нагретой зоной сосредоточенной внутри корпуса замка с естественным воздушным охлаждением, при температуре окружающей среды 20 °С обеспечивается стационарный тепловой режим, которой характеризуется неизменностью температурного поля во времени, в следствии наступления термодинамического баланса между источниками и поглотителям тепловой энергии.
Расчёт теплового режима блока.rar
$ilent
 

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение avr123.nm.ru » 06 янв 2011, 18:48

1) Площадь радиатора рекомендуют 30 см2 на 1 Вт рекомендуют для силовых модулей - http://www.electrum-av.com/12/1/muad.htm

2) Гололобов В.Н. Экскурсия по электронике 2008 для начинающих книга отличная - моделтирвоание в Qucs и в PROTEUS
стр 212-213 тоже 30 См2 на 1 Вт - моделирование теплоотвода в Qucs

3)
D1mcon писал(а):L298 работать они будут на полную нагрузку - все каналы на 2А.
С учетом потребления двигателей на одну L298 придется 29 Вт.


Падение на ключах L298 примерно 2 вольта - т.е. 1 Н-мост при 2 амперах в статике выделает: 2А * (2В + 2В) = 8 Вт
В динамике наверно два канала будут выделять 25 Вт.
=============

Номограмма для расчета.

ниже:

Влияние скорости воздуха на тепловое сопротивление - http://www.electrum-av.com/15/153.htm - чертежи радиаторов.

Видно что до 100 град даже сильное дутье помогает не сильно.
Вложения
Радиатор расчет площади охлаждение номограмма HeatSinkCalcChart.jpg
Влияние скорости воздуха на тепловое сопроивление.png
Читайте !
Аватара пользователя
avr123.nm.ru
отсылающий читать курс
 
Сообщения: 14200
Зарегистрирован: 06 ноя 2005, 04:18
Откуда: Москва
Предупреждения: -8

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение Angel71 » 06 янв 2011, 21:58

на барахолке посмотрите радиаторы с вентилятором от древних процов (386, 486), может по размерам и подойдут. первый попавшийся на вскидку 4,5*4,5*3см
Аватара пользователя
Angel71
 
Сообщения: 9231
Зарегистрирован: 18 апр 2009, 22:18
Предупреждения: -1

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение Myp » 06 янв 2011, 22:23

радиаторы и чипсеты для видюх отличный вариант
вот такой например http://market.yandex.ru/model.xml?model ... hid=818965 способен охладить даже горячий 40 ватный северный мост.
или пассивный http://market.yandex.ru/model.xml?model ... hid=818965

короче в комповых магазинах множество кулеров для видюх и чипсетов присутствует, все они способны охлаждать эту микру.

или любой от процессора ножовкой обпилить по размеру )
<telepathmode>На вопросы отвечает Бригадир Телепатов!</telepathmode>
Всё уже придумано до нас!
Аватара пользователя
Myp
скрытый хозяин вселенной :)
 
Сообщения: 15945
Зарегистрирован: 18 сен 2006, 12:26
Откуда: Тверь по прозвищу Дверь
прог. языки: псевдокод =) сила в алгоритме!
ФИО: глубокоуважаемый Фёдор Анатольевич

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение Angel71 » 06 янв 2011, 22:45

лучше подобрать готовый и не отпиливать ничего. б/у`\шное интересно только тем, что за копейки можно. у меня знакомые электронщики много всяких вещей для электроники выгребают. пример - оригинальный радиатор+кулер для s478 проца (монолитный у основания, а не сплошняком рёбрами), у меня можно за 20-30грн купить, чтот на подобии спец-мега-супер-пупер для мощных транзисторов по каталогам легко в 50-100уе влетает :pardon: и на кука такое "счастье" за бешенные деньги?
Аватара пользователя
Angel71
 
Сообщения: 9231
Зарегистрирован: 18 апр 2009, 22:18
Предупреждения: -1

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение Myp » 06 янв 2011, 22:52

а вобще можно к корпусу прибора прикрутить болтом если корпус металлический...
30 ватт это не та мощща которая вызывает проблемы с охлаждением.
<telepathmode>На вопросы отвечает Бригадир Телепатов!</telepathmode>
Всё уже придумано до нас!
Аватара пользователя
Myp
скрытый хозяин вселенной :)
 
Сообщения: 15945
Зарегистрирован: 18 сен 2006, 12:26
Откуда: Тверь по прозвищу Дверь
прог. языки: псевдокод =) сила в алгоритме!
ФИО: глубокоуважаемый Фёдор Анатольевич

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение Angel71 » 06 янв 2011, 22:57

30 да, моща не та, чтоб сильно голову особо ломать.
Аватара пользователя
Angel71
 
Сообщения: 9231
Зарегистрирован: 18 апр 2009, 22:18
Предупреждения: -1

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение D1mcon » 06 янв 2011, 23:36

Myp писал(а):а вобще можно к корпусу прибора прикрутить болтом если корпус металлический...
30 ватт это не та мощща которая вызывает проблемы с охлаждением.

Микросхемы 2 следовательно и мощность умножаем на 2 :) , корпус пластиковый.
Язык Ада - официально был признан министерством обороны США для создания ПО военной техники
Аватара пользователя
D1mcon
 
Сообщения: 700
Зарегистрирован: 08 фев 2009, 10:13
Откуда: Воротынск
прог. языки: C,C++,C#,Java
ФИО: Дмитрий

Re: Рассчет площади радиатора

Сообщение $ilent » 07 янв 2011, 00:35

Не забывайте мощность на площадь, а не просто мощность.
$ilent
 


Вернуться в Электроника, электротехника

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и гости: 4

Mail.ru counter