Efecto Termico

EFECTO TÉRMICO O CALORÍFICO

El efecto térmico se refiere a la propiedad en la cual, al circular la corriente eléctrica por un conductor este se caliente, el cual va aumentando según sea la intensidad de la corriente que circule y las moléculas empieza a vibrar y chocar cada vez mas según la intensidad de corriente.

Ventajas

Se pueden utilizar esta característica para resolver problemasen la vida diaria; ejemplos tostadores, planchas, cautin, calentadores. Para mantener una temperatura constante en tableros de tableros de control y servidores.

Desventajas

Puede producir quemadoras y grandes incendios.

Protección de dispositivos de potencia

Debido a las perdidas en estado activo y por conmutación, dentro del dispositivo de potencia se genera calor. Este calor se debetrasferir del dispositivo a un medio de enfriamiento, para mantener la temperatura de operación en la unión dentro del intervalo especificado. Aunque esta trasferencia de calor se puede efectuar por la conducción, convección o radiación, lo que más se usa en aplicaciones industriales es la convección natural (enfriamiento natural) o forzada (enfriamiento forzado) con aire.
El calor deber pasardel dispositivo a su encapsulado y después al disipador o radiador de calor en el medio de enfriamiento.

Figura 1, ejemplo de analogía eléctrica de la trasferencia de calor

Si Pa es la perdida promedio de potencia en un dispositivo, la analogía eléctrica del mismo cuando está montando en un disipador de calor es similar a la figura 1.

Formulas básicas

Tj= PA(RJC+ RCS+ RSA)

Donde RJC=resistencia térmica de unión a caja, en ºC/W
RCS= resistencia térmica del encapsulado al disipador, ºC/W
RSA=resistencia térmica de disipador a ambiente, ºC/W
TA= temperatura ambiente, ºC

En el caso normal, las resistencias Rjc y Rcs las especifican los fabricantes del dispositivo de potencia. Una vez conocida la perdida de potencia Pa, se puede calcularla resistencia térmica requerida del disipador de calor, para determinar la temperatura ambiente TA.
Es de importancia que entre el área de contacto entre el dispositivo y el radiador de calor, para minimizar la resistencia térmica entre el encapsulado y el disipador. Las superficies deben ser planas, lisas y sin polvo, corrosión, ni óxidos superficiales. En el cso normal, se aplican grasas desilicona para mejorar la capacidad de trasferencia térmica y para minimizar la formación de óxidos y corrosiones.
En aplicaciones con altas potencias, los dispositivos se enfrían mejor con líquidos, que en el caso normal son aceité o agua, el enfriamiento con agua es muy eficiente, unas tres veces más eficiente que el enfriamiento con aceite. Sin embargo es necesario usar agua destilada paraminimizar la corrosión, y agregarle anticongelante. Mientras que el aceite es inflamable, por lo cual el enfriamiento por este método puede estar restringido a algunas aplicaciones, proporciona un buen aislamiento y elimina los problemas de corrosión y congelamiento. En te caso los tubos térmicos y disipadores de calor enfriados con liquido se consiguen en el mercado.
La impedancia térmica de undispositivo de potencia es muy pequeña, y el resultado es que la temperatura de unión del dispositivo varía en función de la perdida instantánea de potencia. La temperatura instantánea de la unión siempre debe mantenerse más baja que el valor aceptable. Los fabricantes de dispositivos proporcionan una gráfica de la impedancia térmica de estado transitoria en función de la duración de un pulso cuadrado,como parte de sus hojas de datos. A parir del conocimiento de la onda de corriente por un dispositivo, se puede determinar una gráfica de perdida de potencia en función del tiempo, y a continuación las características de impedancia transitoria se pueden usar para calcular las variaciones de temperatura en función del tiempo. Si el medio de enfriamiento falla en los sistemas pacticos, en el caso...