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Kühltechnik Frischer Wind im Schaltschrank

| Redakteur: Carina Schipper

Modulgehäuse schützen die Elektronik im Schaltschrank vor physischen Einwirkungen. Öffnungen sollen einen Hitzestau durch die Verlustwärme der elektronischen Bauteile vermindern. Kühlung im gesamten Schrank braucht es trotzdem. Noch.

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Der Strömungskanal, der die Module miteinander verbindet, senkt nach die lokalen Temperaturunterschiede innerhalb der Kleingehäuse.
Der Strömungskanal, der die Module miteinander verbindet, senkt nach die lokalen Temperaturunterschiede innerhalb der Kleingehäuse.
(Bild: Armin Meininger)

Armin Meininger hat als Techniker in verschiedenen Bereichen der Elektronik gearbeitet. Unterhaltungselektronik, Flugzeugelektronik, instrumentelle Analytik sowie Schaltschrankbau und technische Dokumentationen gehörten zu seinen Arbeitsfeldern. Neben dem Beruf entwickelte er eigene technische Ideen und Konzepte. Energieeffizienz steht dabei immer im Vordergrund. Viele Einfälle landeten in der Schreibtischschublade. Die Elektronik im Schaltschrank ließ ihm keine Ruhe. Die technische Dokumentation eines Schaltschranks für Sibirien war der Auslöser. Das Gerät kommt in der Gasanalytik zum Einsatz. Wegen Explosionsgefahr muss es an einigen Stellen offen sein. Damit die Elektronik bei der Kälte keinen Schaden nimmt, sorgt eine Heizung mit 2.400 W Leistung für Wärme. Der gebürtige Pfälzer vergleicht diese Praxis mit „Heizen bei offenem Fenster.“ Er entwickelte ein System, mit dem die Heizung komplett entfällt. Kleingehäuse dienen als mechanischer Schutz für die einzelnen elektronischen Bauteile. Beim Betrieb von Elektronikmodulen entsteht Wärme. Thermisch gesehen stehen die Gehäuse einer wirksamen Wärmeabfuhr durch Konvektion eher im Weg, weiß Meininger. Öffnungen an der Geräteunter- und Oberseite sollen Abhilfe schaffen, verhindern aber eine kompakte Bauweise. Kompakte Gehäuse sind so nicht möglich. Eine neue Bauweise der Elektronikmodule löst das thermische Problem bei gleichzeitig deutlich schmaleren Modulgehäusen, behauptet der Erfinder. Einen vollständigen Abriss seines Konzepts finden Sie am Ende des Artikels.

Die Hitze bekämpfen, wo sie entsteht

Meiniger teilt den Inhalt des Schaltschranks in zwei Sorten von Baugruppen ein. Robuste Elektrik wie Klemmenblöcke oder Transformatoren funktionieren temperaturunabhängig. Die Elektronik dagegen fühlt sich nur in einem bestimmten Temperaturbereich wohl. Ventilatoren oder Klimaanlagen kühlen den ganzen Schaltschrank und befinden sich meist darauf oder daneben. Dieser Aufbau greift für den Techniker nicht am Ort der Hitzeentwicklung an. Die Kühlung erfolgt direkt an den elektronischen Bestandteilen. „Ein Gebläse auf der Hutschiene treibt Luft durch alle aneinandergereihten Module und beseitigt die gestaute Hitze.“, beschreibt Meininger. „Alleine durch diese Maßnahme reduziert sich die Elektroniktemperatur um 12 bis 15 °C ohne Kühlenergie aufzuwenden.“ Um den erforderlichen Luftzug herzustellen schaltet er den aneinandergereihten Modulen an einer Seite ein für die Hutschienenmontage neu konstruiertes Axialgebläse vor. Mit dem System gleicht Meininger die Temperatur in den Kleingehäusen und die des Schaltschrankinneren einander an. Die Temperatur sinkt um 12 - 15° C und die Ausfallquote der Elektronik halbiert sich, berichtet Meiniger.

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