myWerkzeug.deFormelsammlung

Erwärmung im Schaltschrank

Alle Geräte im Schaltschrank setzen Verlustleistung in Wärme um. Ohne Lüfter muss sie durch die Wände nach außen – je kleiner die wirksame Oberfläche, desto wärmer wird es innen.

ϑi=ϑU+PVk·A
Umstellen nach
ϑi
Lufttemperatur im Schaltschrank °C
ϑU
Umgebungstemperatur (Raum) °C
PV
Verlustleistung aller Geräte im Schrank W
k
Wärmedurchgangskoeffizient des Gehäuses W/(m²·K)
A
wirksame Oberfläche (nach Aufstellung gewichtet) m²

Die Formel umgestellt

  • nach ϑi Lufttemperatur im Schaltschrankϑi=ϑU+PVk·A
  • nach ϑU Umgebungstemperatur (Raum)ϑU=ϑi−PVk·A
  • nach PV Verlustleistung aller Geräte im SchrankPV=(ϑi−ϑU)·k·A
  • nach k Wärmedurchgangskoeffizient des Gehäusesk=PV(ϑi−ϑU)·A
  • nach A wirksame Oberfläche (nach Aufstellung gewichtet)A=PV(ϑi−ϑU)·k

Größen und Einheiten

ZeichenGrößeEinheiten
ϑiLufttemperatur im Schaltschrank°C
ϑUUmgebungstemperatur (Raum)°C
PVVerlustleistung aller Geräte im SchrankW
kWärmedurchgangskoeffizient des GehäusesW/(m²·K)
Awirksame Oberfläche (nach Aufstellung gewichtet)m²

Merke

ϑ_i = ϑ_U + P_V / (k · A) – die Übertemperatur ΔT = P_V / (k · A) wächst mit der Verlustleistung und sinkt mit größerer, besser leitender Oberfläche. Die Flächen zählen nach ihrer Lage: Dach etwa 1,4-fach, freie Seiten 0,9-fach, Seiten an Wand oder Nachbarschrank 0,5-fach, Boden gar nicht.

In der Praxis

Erwärmungsnachweis für Unterverteilungen und Steuerungen: Die Verlustleistungen stehen in den Datenblättern (Leitungsschutzschalter wenige Watt je Pol, Netzteile und Umrichter einige Prozent ihrer Leistung). Viele Hersteller planen den Innenraum auf höchstens etwa 35 °C, weil die Bemessungswerte vieler Reiheneinbaugeräte für 30 bis 35 °C gelten; darüber muss man die Belastbarkeit mindern. Reicht die Oberfläche nicht, helfen Filterlüfter, Wärmetauscher oder ein Kühlgerät. Verfahren sinngemäß nach IEC/TR 60890 bzw. DIN EN 61439-1 (Nachweis der Erwärmung), k-Werte als Herstellerrichtwerte.

Beispiel

Ein Stahlblechschrank 600 × 1800 × 400 mm hängt an der Wand (wirksame Oberfläche 3,14 m², k = 5,5 W/(m²·K)). Die Geräte setzen 150 W um, im Raum sind es 25 °C. Wie warm wird es im Schrank?

Weiter mit

Sperrschichttemperatur mit KühlkörperWirkungsgradElektrische LeistungVerlustleistung eines Motors