Cómo calcular la conductividad térmica del compuesto para macetas alrededor de una forma compleja

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Actualmente estoy evaluando el rendimiento de varias estrategias de enfriamiento de un inductor de núcleo toroidal de alta disipación. Las especificaciones del inductor:

  • núcleo de 20 mm de diámetro
  • 9 vueltas (= muy dispersas), 16ga
  • pérdidas de núcleo de 5W (máx.)
  • pérdidas de 2W Joule (max)
  • Se pueden producir altos voltajes entre el disipador de calor y los conductores
  • Disipador de calor en un lado del inductor, coplanar con el núcleo a aproximadamente 1,5 mm de distancia desde el exterior de las curvas

Actualmente estoy evaluando estrategias de enfriamiento para este componente de densidad de potencia relativamente alta. Una de estas estrategias es el uso de un compuesto para macetas térmicamente conductor. Sin embargo, estoy un poco perdido. ¿Puedes ayudarme con:

  • evaluar si este compuesto es el mejor I puede obtener (para fines de evaluación, el precio no es terriblemente importante)
  • Explicando cómo iría (aproximadamente) el cálculo de la caída de temperatura sobre el compuesto para macetas si utilizara este compuesto para rellenar el espacio entre el inductor y un disipador de calor de aluminio.

La forma es obviamente bastante irregular, por lo que no es obvio para mí cómo atacar este cálculo. Especialmente porque el núcleo es la principal fuente de calor aquí.

    
pregunta user36129

2 respuestas

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El material que sugiere es aislante eléctrico y tiene una conductividad térmica razonable. Hay materiales térmicamente mejores disponibles, como 3M TC-2810 que es aproximadamente 2x tan bueno.

Es posible predecir el flujo de calor si tiene acceso al software de análisis térmico adecuado (a menudo, los programas FEA mecánicos lo harán). Un ejemplo sería MSC NASTRAN . Sin embargo, el costo y la curva de aprendizaje son elevados.

Puede medir fácilmente el aumento de temperatura de un inductor construido midiendo la resistencia delta de la bobina, ya que el coeficiente de temperatura del cobre es conocido. Desconecta la alimentación y realiza una medición antes de que la temperatura pueda cambiar mucho. Este es un método estándar utilizado para medir el aumento de temperatura del transformador. También puede intentar incrustar sensores en el epoxi, sin embargo, es difícil obtener una medición durante la operación si hay una gran cantidad de EMI flotando y los cables cerca del alto voltaje pueden presentar otros peligros.

Editar:

Usted podría llenar la caja de la maceta con agua salada, con una placa de cobre en la posición en la que estaría el disipador de calor, y envolver el toroide en papel de aluminio, sumergirlo en la posición esperada y medir la resistencia (use CA). Tomar la relación de eso a la resistividad volumétrica (medida, con CA) del agua salada da unidades de longitud. Multiplique eso por la conductividad térmica y obtendrá W / ° C.

    
respondido por el Spehro Pefhany
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Mi enfoque en estas situaciones es incrustar termopares en el dispositivo, luego ejecutarlo en condiciones operativas y registrar los datos.

Yo pegaría un termopar en el núcleo (ya sea entre o debajo de los devanados, otro termopar en el exterior de los devanados, más cualquier otro termopar que pueda proporcionar información útil. Estos últimos termopares son obviamente específicos del dispositivo y solo usted puede decidir dónde y cuántos son necesarios.

Hacemos nuestros propios termopares de alambre de termopar tipo K de 28 AWG. Puede doblar o soldar los conductores en el punto de medición: tenemos una soldadura especial que se adhiere a ambos materiales conductores en los termopares tipo K (Chromel & Alumel) que son adecuados para medir la temperatura hasta el punto de fusión de la soldadura.

Utilizamos este cable delgado de termopar para minimizar los errores de medición de temperatura causados por los conductores de termopar que expulsan calor del punto de medición.

También debe controlar y registrar la temperatura ambiente, así como cualquier otra barrera térmica o disipador térmico que forme parte de la ruta térmica.

Si tiene el tiempo y los recursos, puede utilizar esta técnica para evaluar varios compuestos epoxi diferentes. Simplemente haga todos los prototipos de dispositivos que necesite y evalúe cada uno de ellos.

Es probable que pueda calcular y llegar a una estimación del rendimiento del epoxi, pero nada supera la medición directa si esto es posible.

Para lo que valga, usamos el epoxi al que se vincula para nuestros calentadores de gabinetes para lugares peligrosos Trinity Electronics Cabinet Heater con buenos resultados. Usamos exactamente el enfoque que describí anteriormente para elegir ese compuesto epoxi particular de los varios productos que estábamos evaluando.

    
respondido por el Dwayne Reid

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