Оценка степени нагрева резистора.

Здесь принимаются все самые невообразимые вопросы... Главное - не стесняйтесь. Поверьте, у нас поначалу вопросы были еще глупее :)
Ответить
Родился
Сообщения: 7
Зарегистрирован: Ср окт 07, 2015 05:11:54

Сообщение benedjadet »

Доброго времени суток. Столкнулся с такой проблемой. Есть резистор который работает в схеме драйвера шагового двигателя A4988 RS1 или RS2.
Номинал резистора 0,1 Ом,
Падение напряжение 170 мВ,
Ток 1,7 А,
Рассеиваемая мощность 285 мВт,
Хочу поставить резистор в корпусе 2010, мощность 750 мВт.

Есть ли какие нибудь методы по определению того как сильно будет нагреваться этот резистор при условии что по нему непрерывно течет ток 1,7 А.
Закон Джоуля-Ленца не дал четкого представления об этом, или я что то не понял.
Реклама
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 16582
Зарегистрирован: Пт мар 30, 2012 05:17:29
Откуда: Екатеринбург

Сообщение mickbell »

Чтобы узнать перегрев резистора относительно окружающей среды, надо знать две вещи: рассеиваемую им мощность (это уже известно) и тепловое сопротивление резистор - окружающая среда. Если удастся добыть данные по этому резистору, то перегрев его посчитаете легко и непринуждённо. (При этом, ища эти данные, следует помнить, что тепло от него будет отводиться и в плату.) А если найти не удастся - то поможет эксперимент.
И хрюкотали зелюки,
Как мюмзики в мове.

На каждый РКН
Найдётся VPN.
Реклама
Родился
Сообщения: 7
Зарегистрирован: Ср окт 07, 2015 05:11:54

Сообщение benedjadet »

Вы наверно имеете ввиду формулу ΔT = Q/αl*S;
Где αl тот самый коэффициент теплоотдачи, Вт/К*м^2,
S - площадь теплоотдачи, м^2 (~0,0000125 м^2 для 2010),
Q - Количество теплоты за единицу времени, Ватт*с (В моем случае 0,285 Ватт*с).

Если я правильно понял?

Тогда такого коэффициента в технической документации на этот резистор я не нашел.
И конструкция резистора не указывается поэтому на данном этапе я рассчитать не могу.

Как тогда выбирать мощность резистора, что бы в ходе эксплуатации его температура не превышала ~70 градусов как указано в ТД, чтобы сопротивление не садилось и плата не раскалилась?
Электрический кот
Аватара пользователя
Сообщения: 1073
Зарегистрирован: Вт май 22, 2012 19:29:06

Сообщение Foton-4n »

А как на счёт кучи факторов? Положение девайса? Окружающая температура? Расположение компонентов? Нагрев других компонентов, вентиляция в корпусе? Я думаю только экспериментально можно выяснить точно максимальную температуру.
Учти градиент температуры зависит только от мощности и теплопроводности и только! Градиент будет таким при котором передача тепла станет такой что не сможет повышать температуру. Если разистор запаять в стекло и откачать воздух то и 5Вт от 0.5Вт расплавится, а если в воду опустить то и 0.5Вт свободно 5Вт будет держать.

Есть пример когда мощные резюки раскаляются при малых мощностях, в БП бывало в открытом состоянии чуть тёплые, а почему то все чёрные, потом открываю и трогаю а до него дотронуться нельзя кусается, открыл корпус и всё он остыл, это касается всех деталей. Цементные могут разогреваться очень конкретно без вреда для себя ибо там обычный нихром или что то подобное нечему там портится он загерметизирован. А с обычными резюками аккуратней, если корпус закрытых почернеют нафиг да еще и "выгорят" если моща превышает 0.5Вт, у меня в одном БП 470Ом при 12В уже заметно почернел корпус открыт с 2-х сторон если интересно сфоткаю всё покажу.
SMD лучше поставить парочку на большее сопротивление что бы лучше тепло на плату отдавали, но я если место позволяет греющиеся компоненты ставлю DIP оно на порядок долговечнее.
Если резюк с 0.3Вт единственный источник тепла на плате то я бы не думал.
Реклама
Эиком - электронные компоненты и радиодетали
Друг Кота
Аватара пользователя
Сообщения: 16582
Зарегистрирован: Пт мар 30, 2012 05:17:29
Откуда: Екатеринбург

Сообщение mickbell »

benedjadet писал(а):Вы наверно имеете ввиду формулу ΔT = Q/αl*S;
Где αl тот самый коэффициент теплоотдачи, Вт/К*м^2,
S - площадь теплоотдачи, м^2 (~0,0000125 м^2 для 2010),
Q - Количество теплоты за единицу времени, Ватт*с (В моем случае 0,285 Ватт*с).
Если я правильно понял?
Тогда такого коэффициента в технической документации на этот резистор я не нашел.
И конструкция резистора не указывается поэтому на данном этапе я рассчитать не могу.
Не совсем так. Этак формула есть результат "сборки" из двух других, одна из которых позволяет рассчитать тепловое сопротивление корпус - окружающая среда в зависимости от площади корпуса и теплоотдачи (то есть конструктивных параметров), а другая - перегрев, исходя из рассеиваемой мощности и теплового сопротивления (то есть условий работы). Первая формула: Rt =1 / (α*S) нам здесь бесполезна (только здесь; на самом деле полезна, я по ней считаю площадь радиаторов), а вторая: ΔT = P * Rt (P - рассеиваемая мощность, Rt - тепловое сопротивление корпус - воздух) вполне применима, если известно это самое Rt (размерность его K/W, градусы на ватт). Для транзисторов, микросхем этот параметр обычно указывается в даташитах. Для резисторов - я не встречал. Но вдруг где-то есть...
benedjadet писал(а):Как тогда выбирать мощность резистора, что бы в ходе эксплуатации его температура не превышала ~70 градусов как указано в ТД, чтобы сопротивление не садилось и плата не раскалилась?
Не имея данных по Rt и конструкции резистора (площади, коэффициенте теплоотдачи), я бы поступил так:
1. взял резистор с полуторо-двухкратным запасом по мощности;
2. установил его на плату так, как он будет в изделии (такая же толщина идущих к его выводам дорожек, в таком же примерно корпусе);
3. подал на него такое постоянное напряжение, чтобы он рассеивал требуемую или немного бОльшую (с запасом процентов десять) мощность;
4. измерил его температуру - благо сейчас любой мультиметр "в калоше" имеет в комплекте термопару. При этом измерил бы обязательно и температуру воздуха в корпусе - нам важен именно перегрев, то есть разница этих температур, а не абсолютное значение. Все измерения температур делать надо не сразу, дать им устояться. И ещё: чтобы точнее измерить температуру поверхности резистора, на шарик термопары я бы нанёс чуточку теплопроводящей пасты.
5. Наверняка этот резистор - не единственный источник тепла. Значит, надо знать, какая температура в корпусе будет без него, чтобы посчитать требуемый перегрев как разницу между 70 градусами и вот этой внутренней температурой в корпусе.

PS.
benedjadet писал(а):Вы наверно имеете ввиду формулу ΔT = Q/αl*S;
Где αl тот самый коэффициент теплоотдачи, Вт/К*м^2,
S - площадь теплоотдачи, м^2 (~0,0000125 м^2 для 2010),
Q - Количество теплоты за единицу времени, Ватт*с (В моем случае 0,285 Ватт*с).
Тут что-то кем-то напутано с размерностями. Количество теплоты за единицу времени - это и есть рассеиваемая мощность, джоули в секунду, или ватты (J/s, W). В этой формуле время вообще никак не должно присутствовать, ибо имеется в виду стационарный процесс. Соответственно, букву Q в формуле надо бы заменить на P.

PPS.
Foton-4n писал(а):А как на счёт кучи факторов? Положение девайса? Окружающая температура? Расположение компонентов? Нагрев других компонентов, вентиляция в корпусе? Я думаю только экспериментально можно выяснить точно максимальную температуру.
Учти градиент температуры зависит только от мощности и теплопроводности и только! Градиент будет таким при котором передача тепла станет такой что не сможет повышать температуру. Если разистор запаять в стекло и откачать воздух то и 5Вт от 0.5Вт расплавится, а если в воду опустить то и 0.5Вт свободно 5Вт будет держать.
По идее, это как раз и учитывается коэффициентом теплоотдачи, который определён для вполне конкретных условий - в том числе и параметров окружающей среды и даже черноты поверхности в дальнем ИК диапазоне. Только где ж его взять, этот коэффициент для конкретных условий его применения...
И хрюкотали зелюки,
Как мюмзики в мове.

На каждый РКН
Найдётся VPN.
Реклама
Родился
Сообщения: 7
Зарегистрирован: Ср окт 07, 2015 05:11:54

Сообщение benedjadet »

Корпус резистора в основном состоит из высокочистого алюминия, к примеру взять коэффициент теплопередачи как у алюминия ~200 Вт/(K*m^2) и вставить его в формулу:
Если взять кусок алюминия размером как резистор 5*2,5*0,5 мм.
S = 32,5мм^2 = 0,0000325 м^2;

Тос - Температура окружающей среды у меня дома 25 градусов Цельсия ~ 298 градусов Кельвина;

И вставить все это в формулу:

Tн = Тос + P/a*S;

Получится:

Tн = 298 + 0,285/(200*0,0000325) = 342 градуса К ~ 69 градусов Цельсия;

Т.е мой кубик алюминия нагреется на 69 градусов и эта температура будет поддерживаться пока по нему течет ток?

Добавлено after 1 hour 6 minutes 21 second:
Прошу прощения в предыдущем посте вышла ошибка 200 Вт/(м^2*К) это не коэффициент теплоотдачи(α) алюминия а коэффициент теплопроводности в Вт/(м*К) так что расчет не верен.
Чтобы определить коэффициент теплоотдачи я так понял нужно прибегнуть к закону Ньютона — Рихмана.
Реклама
Ответить

Вернуться в «Теория»