Tepelný odpor a přechodná tepelná impedance

Zadání

1. Proveďte kalibraci topného rezistoru při výchozí pokojové teplotě. Rezistor je současně určen pro měření teploty i vytápění přípravku.
2. Určete tepelné odpory Rthjc, Rthcs, Rthsa soustavy součástka - chladič v ustáleném stavu.
3. Stanovte průběhy transientní tepelné impedance Zthjc, Zthcs, Zthsa jako funkce času. Naměřená data zpracujte do grafu.
4. Sestrojte graf průběhu teplot T1, T2, T3 při ochlazování, zvolte vhodné měřítko os.

Štítek přípravku pro měření. 1-napájecí svorky hl. obvodu, 2-přepínač funkce měření - topení, 3-spínač ventilátoru, 4-přívod napájení 230V, 5-svorky pro voltmetr


Schéma zapojení a místa měření teploty

Postup měření

1. Určete výchozí teploty T1(0) až T4(0) v systému součástka - chladič. Teplotu okolí považujeme po celou dobu měření za konstantní (T4(0)).
2. Určete výchozí hodnotu odporu topného rezistoru R0 () při výchozí teplotě T1(0). Využijte k tomu přesný digitální multimetr a vestavěný zdroj měřicího proudu 10 mA.
3. Pomocí napájecího zdroje 12 V vytopte soustavu do ustáleného termodynamického stavu (ustálení po cca 30 - 60 min podle pokynů cvičícího). Dále určete topný výkon PZ (W), kterým byl tento stav dosažen.
4. Spočítejte tepelné odpory v ustáleném vytopeném stavu Rthjc, Rthcs, Rthsa podle vztahů: kde teploty TX(0), TY(0) jsou hodnoty v ustáleném stavu a v příslušném místě soustavy součástka - chladič.
5. Vypněte vytápění přípravku a podle pokynů cvičícího měřte ochlazovací charakteristiky. Počátek přechodného děje je velmi rychlý, a proto je nutné během první minuty měření zaznamenat co nejvíce hodnot. Měření ukončete po vyrovnání teplot s teplotou okolí.
6. Z ochlazovacích křivek (tj. z poklesu teplot v čase) vypočtěte průběhy tepelné impedance Zthxy(t). Využijte k tomu vzorce kde PZ je topný výkon určený dle bodu 3, RthXY jsou tepelné odpory v ustáleném stavu (výpočet dle bodu 4), TXY(t) jsou rozdíly ochlazovacích křivek v místech "X" a "Y" v čase "t".
7. Výsledky zpracujte do společného grafu. Na vodorovnou osu vyneste čas a na svislou osu teploty T0 až T4. Hodnoty tepelné impedance Zth.. vyneste společně do zvláštního grafu. Volte vhodná měřítka. Průběh ochlazovacích křivek vychází z maximální ustálené hodnoty (TX(0)) a končí na teplotě okolí (T4(0)), průběh tepelných impedancí vychází z nuly a po vychlazení soustavy dosahuje hodnoty ustáleného tepelného odporu.