Lüftermotor / Transistoren kühlen

Hallo 6er-Freunde,

immer das selbe Leid. Fahre ich ein WE von Lyon aus in die Provence brennt mir garantiert ein Transistor durch. Meist der innen liegende am Schalter. Dem wird es dort eindeutig zu warm.

Habe den inneren Transitor getauscht und schon schnurrt der inner und aüssere Ventilator wieder.

Aber m.E. werden die nicht ausreichend gekühlt. Der Innere am Schalter hat sogar schon am Gehäuse Schmelzspuren hinterlassen.

Meine Überlegung und Frage an die Elektronenbeschwörer: Kann man die Transitoren, besonders den inneren nicht aus seinem Gehäuse befreien und über Kabel in den Luftstrom platzieren? Der sollte doch dann länger leben können?

Meinen besten Lüfter habe ich im Schraubstock gespannt durch gemessen und er hat 7,9 bis 8,2 A gezogen, bei voller Drehzahl. Andere zogen nach meheren Minuten Laufzeit von 7,5A auf 9,5A hoch. Dazu habe ich ein Ladegerät und einen Multimeter zwischen geklemmt. Ansich ein guter Wert.

Dann habe ich den Ventilator eingebaut, den Drehschalter auf "volle Pulle" geschalten und wieder gemessen: 11,9 bis 12,2 A. Also am Limit!

Ich werde auf alle Falle die beiden Motoren auswechseln und dann mal sehen wieviel Strom sie ziehen.

Aber den Transistoren würde ich auch gerne etwas kühle Luft zufächeln.

Irgendwelche Bedenken oder Vorschläge?

Gruss,

Erwin

Dass die Motoren im eingebauten Zustand mehr Strom ziehen hätte ich erwartet - Strömungswiderstand der Kanäle und Klappen! Wenn sich die Motoren leicht in den Lagern drehen kann ich mir nicht vorstellen dass andere eine Verringerung der Stromaufnahme bringen. Die Ursache scheint mir woanders zu liegen. Diese einfachen stufenlosen Steller wo die Transistoren als Längswiderstände dienen stressen die Transistoren maximal! Beste Abhilfe ist Kühlung und die beginnt mit einem ausreichend grossen Kühlblech, das thermisch gut leitend mit dem Transistor verbunden ist (Wer CPUs in PCs montiert hat weiss was ich meine, da wird viel Aufwand an dieser Stelle betrieben und es beginnt mit Wärmeleitpaste!!) Ich würde hier mit der Verbesserung beginnen bevor ich den Transistor "versetze".

--
Herzliche Grüsse
Uli

Für eine glückliche Kindheit ist es nie zu spät

Das meinte ich ja, einen richtigen Rippen-Kühlörper in den Luftstrom setzen und den inneren gleich mit dazu montieren. Entweder gleich in den Lüfterkasten, hinter dem Lüfter oder den inneren am dem ovalen Übergang zu den mittleren Luftaustrittsdüsen.

Hi allerseits!

Es ist tatsächlich so - im eingebauten Zustand ist die Stromaufnahme
des Lüftermotors deutlich höher. Der Motor nimmt so ziemlich genau
pro angelegtem Volt auch etwa 1 Ampere an Strom auf - mit 14 Ampere
Spitzenstrom ist also durchaus zu rechnen.

Ich hatte mal versucht die Verstärkungsfaktoren zu erklären. Gerne
noch mal. ;-)

Hinweis: Alle Zahlen sind frei erfunden - sie dienen nur
zum Verständnis!!!

Stellt euch vor das Poti ist der Boß - der Transistor im Drehregler
ist der Vorarbeiter, der Transistor am Gebläse ist der arme Arbeiter
ganz am Ende der die ganze Arbeit machen muss. Aber die Jungs haben
eine Gewerkschaft. Und die hat ausgehandelt, das für jeweils
99 Handschläge die der Arbeiter ackern muss auch der Vorarbeiter
einen Handschlag tun muss. Und für 99 Handschläge die der Vorarbeiter
macht muss seinerseits der Boß auch einen Handschlag machen. Das
ist das Optimum und entspricht jeweils dem Verstärkungsfaktor von
99. Nun gibt es aber ganz schlechte Arbeiter - die verlangen
das der Vorarbeiter für 99 Handschläge schon 20 oder 30 mal zupacken
soll. Der Verstärkungsfaktor sinkt (99 / 30 = 3,3) - der Arbeiter hat es
etwas einfacher, aber dem Vorarbeiter (und indirekt auch dem Boß)
wirds aber deutlich wärmer.

Sprich: Wenn es dem Transistor im Drehregler zu warm wird (er also
kaputt geht), dann liegt das meistens daran das der Transistor
draussen am Motor einen zu kleinen Verstärkungsfaktor hat.
Woran liegt das? Den Verstärkungsfaktor kann man bei der
Herstellung nur so ungefähr "einstellen". Laut Spezifikation
ist ein Transistor in Ordnung wenn der Faktor im Bereich von
Beispielsweise 50 bis 150 liegt. Leider wurde die Schaltung
im BMW aber so konzipiert das sie nur funktioniert wenn der
Verstärkungsfaktor über 100 liegt. Selbst wenn der Transistor
den man gerade ganz stolz bei Conrad gekauft hat ok ist, dann
muss die Schaltung also noch lange nicht funktionieren. Die
Exemplare von BMW werden speziell geprüft und aussortiert sein.

Kann man den Transistor im Drehregler kühlen und was passiert dann?
Unter den Transisitor kann man mit Hilfe von Wärmeleitpaste ein
kleines Kupferblech montieren. Dies kann man auch durch einen
Schlitz im Gehäuse nach aussen führen. Man muss nur aufpassen das
man keine anderen Bauteile berührt. Neuere Module haben ein
solches Blech bereits ab Werk. Es droht dann aber eine andere
Gefahr: Der Arbeiter macht seine Arbeit nicht so gut, der
Vorarbeiter muss mehr machen - aber da er nun gut gekühlt ist
stört ihn das nicht - aber der Boß muss ja auch mehr machen.
Und das Poti ist: a) ziemlich empfindlich, b) nicht zu kühlen
und c) man kann es nicht auf dem freien Markt erwerben. Wenn
das also kaputt ist, dann ist ein komplett neues Modul fällig.
Man muss also schon schauen das die Verstärkunsfaktoren passen.

Alternativen?
3-Stufiger Schalter aus anderen Fahrzeugen? Sicherlich möglich,
aber a) auch nicht Fehlerfrei - die dafür notwendigen Vorwiderstände
gehen auch ganz gerne mal kaputt und b) in meinen Augen nicht
eines 6ers würdig ;-)

Die Schaltung umzukonstruieren ist möglich aber leider 'ne Menge
Arbeit. Entweder nimmt man dann Bauteile die die Hitze besser
verdauen können oder man rüstet auf das Prinzip eines
Schaltnetzteils um. Das käme dann zwar ohne Kühlung aus, aber
dafür hat man dann mit so richtig fetten Störungen im Bordnetz
zu kämpfen ;-)

Gruß Holger

Hallo Holger,

vielen Dank für deine plastische Darstellung der Transistorenhierarchie. Das zu wissen ist schon mal viel wert. Besonders es einem Nichtelektroniker erklären zu können, dafür verdienst Du ein grosses Lob.

Du hast doch vor Jahren den Motor ausgetauscht? Haben die Transistoren seither gehalten?

Wenn Du oder jemand mir – einem elektrisch begabten aber Nichtelektroniker mit Multimeter, mit eFE-Schaltung, nochmal kurz erklären anschaulich und nachvollziehbar erklären kannst, wie ich den Verstärkungsfaktor der beiden Transistortypen ausmessen kann werde ich mir eine Hand voll beschaffen und die besten ausselektieren.

Wie hoch sollten die Verstärkungsfaktoren liegen, daß das Boss/Vorarbeite/Arbeiter-Verhältnis zueinander stimmt.

Das rate ich in der Reparaturhilfe abzulegen, da wohl eine Reihe anderen Leidensgenossen, die sehr wohl ein Multimeter benutzen können, einen Leitfaden haben.

Ich danke Dir,

Erwin

PS:

Nachvollziehbare Erklärungen scheinen ein Problem der "Fachidioten" zu sein. Z.B. konnte ich im Internet bisher keine anschauliche Erklärung finden, wie ich mit einem einfachen Multimeter, mit hFE-Messung oder auch ohne diese, einen Transistor auf seinen Verstärkungsfaktor ausmessen kann. Immer bedarf es Vorkenntnisse, die vorausgesetzt werden.
Entweder Du oder Andi Schneider haben das hier mal erklärt und, aber dem Beitrag habe ich bisher nicht wieder gefunden. Zu dem Thema ist hier auch schon eine ganze Bibliothek zusammen getragen worden, aber langsam sieht man den Wald vor lauter Bäumen nicht mehr, was die Suche nach Informationen nicht einfacher macht.

Hallo zusammen!
Was mir auffällt: Kann es sein, daß die Transistorenprobleme sich nicht so arg gleichmäßig verteilen?
Mir scheint es gibt im wesentlichen zwei Lager, das eine bei dem nie was kaputt war (ich zähle mich dazu) und das andere, wo die fast im Stundentakt durchschmoren.
Woran liegts? Glück?
Beste Grüße nach Lyon, in den Norden und sonstwohin!
Moritz

--
In stehtem Gedenken an meine Lebensgefährtin,Lady Graunase...
Du bist unvergessen!

Mein lieber Moritz,

das liegt sicher daran, dass Du - vom mir aus gesehen - im "kalten" Norden unterwegs bist ;-) .

Was macht dein VoPo (Volks-Porsche)? Bist Du mir dem rauhen Gesellen zufrieden, oder sehnst Du dich nach dem geschmeidigen Surren des Reihensechser ?

Aus dem Besuch ist wieder nichts geworden. Ich verliere mich langsam irgendwo zw. Frankreich und Deutschland.

Ich hoffe, auf eine baldiges Wiedersehen.

Gruss, aktuwelll aus dem Rheinland,

Erwin

Hallo Erwin,

interessant an Deinem Bericht ist, dass (falls Du Transistoren verwendet hast,
die ich Dir damals geschickt habe) Deine Transistoren wieder durch sind.
Die hatte ich damals bereits ausgemessen und Dir nur die besten geschickt.

Auch wenn das Messen dieser Transistoren sicher auch für Nicht-Elektroniker mal
interessant ist, führt es meiner Meinung nach nicht zum Ziel.

Das Problem ist ja, dass die Lüfter im Laufe der Zeit mehr Strom aufnehmen
als konstruktiv vorgesehen ist.
Dass der Lüfter in dem Zustand trotzdem noch läuft, ist mehr oder weniger Glück.
Die Transistoren in den Luftstrom zu versetzen hilft ziemlich sicher die Grenze
(zum Überlasten der Transistoren) nochmals zu verschieben, aber wirklich behoben
wird die Ursache ja immer noch nicht.
Der Strom vom Lüfter wird durch die Alterung noch weiter ansteigen und auch gekühlte Transistoren überlasten.

Also wo ansetzen?
Da mir nichts besseres einfällt, würde ich bis jetzt einen fabrik-neuen Lüfter
einsetzen und die Transistoren durch normale ersetzen.
Dann hat man erstmal ein paar Jahre Ruhe.

Gruß
Andi

--
* Reparaturen von Cockpit, Niveauschalter*

* Anfragen nur zu Reparaturen von Kombiinstrumenten - für alles andere ist das Forum da *
* Ich verteile keine Schaltpläne per Mail - benutze Google! *

Hallo Andi,

ich habe die von Dir erhalten 2N3055-Transitoren verwandt und habe noch welche mit 22 und 25. Davon war mir einer durchgebrannt, aus einem Tripp ans Mittelmeer.

Ich weiss nicht, ob die Transistoren im Schalter BD 244 B auch von Dir waren oder ob ich die selber gekauft habe. Bei aktuellen Ausfall ist der Transistor im Schalter ausgefallen. Auch am Mittelmeer. Waren die auch von Dir ? Da steht nichts drauf, daher denke ich mal, dass ich die selber beschafft habe?

Wie schon in meiner Antwort weiter unten an Holger erwähnt, vermute ich dass es denen auch durch das Klima insgesamt zu heiss wird.

Ich bin deiner Meinung und schmeisse die alten Moteoren (beide) raus. Die Lüfterschaufeln zu wechseln ist kein Problem.

Bei der Gelegenheit danke ich Dir nochmal für die Reparatur des Niveauschalters.
Jedenmal muss ich, wie ein Pawlowscher Hund, an dich denken, wenn die Pumpe der Niveauregulierung läuft. Sie läuft nicht oft, weil anscheinend das Absenkventil sehr dicht ist und den Druck hält, aber wenn ich be- oder entlade surrt sie schon mal kurz und mir dann, a la Pawlowscher Hund zwar nicht der Speichel, wohl aber ein Grinsen über das Gesicht und der Gedanke: "Danke, Andi" durch den Kopf.

Ich möchte die Niveauregulierung nicht missen. Eigentlich wollte ich über den Winter meine Druckkugeln nachfüllen lassen, was aber wohl noch bis zum nächsten Winter warten muss.

Grüsse in die Schwäbische Alb und an Gelie,

Erwin

PS: Wenn mir dieses Jahr nichts quer kommt (Job geht immer vor) werde ich nach Blaubeuren kommen. Ihr seid sicher auch dort. Ich hoffe es klappt und würde mich sehr freuen.

@Holger:

Wenn du Schaltpläne vom Innenleben des Lüftungsstellers inkl. dem externen Leistungstransistor hast könnte ich mal versuchen die Schaltung möglichst einfach Richtung Hitzeproblem zu optimieren.

Gruss

Uli

--
Herzliche Grüsse
Uli

Für eine glückliche Kindheit ist es nie zu spät

edit 10/2019: Bilderlinks aktualisiert

Hi!

Alle Infos habe ich zwar nicht - aber es sollte reichen um
mit der Planung anfangen zu können.

Motor:
[image]

Der Motor wurde in sehr vielen Fahrzeugen verwendet und (zumindest vor einem Jahr) auch noch in aktuellen Modellen verbaut.
Den Motor ohne Lüfterschaufeln kann man direkt bei einem Bosch-Händler erwerben. Das Modell wurde vom Hersteller mehrfach überarbeitet und verbessert. So wird z.B. in der derzeit produzierten Version ein neuer Lagertyp mit einer deutlich grösseren Lauffläche verbaut. Dies erhöht die zu erwartende Lebensdauer erheblich. Passend für den 6er sind die Motortypen 0130063008, 0130063012 und 0130063013. Alle Modelle sind abwärtskompatibel und können uneingschränkt verwendet werden. Diese Lösung bringt allerdings das Problem mit sich das man die Lüfterschaufeln vom alten Motor abziehen und auf den neuen Motor montieren muß.

Hier das Datenblatt von Bosch:
Datenblatt Motor

Kühlung des Transistors im Regler:

Ich habe vor Jahren mal einen Transistor mit Kühlung versehen. Hier
ein paar Bilder von der Aktion:
(Das erste Bild wird weiter unten noch mal interessant)
[image]
[image]
[image]

Schaltplan:
[image]

Die eigentliche Schaltung besteht aus dem Poti, den beiden
Widerständen 56k und 1,5k, sowie den beiden Transistoren BD543A
und 2N3055 und natürlich dem Motor.

Die Schaltung ganz links (Schalter, 2xWiderstand und Diode)
wird aktiv wenn die Klima eingeschaltet wird und bewirkt
eine Mindestdrehzahl. Ich habe seinerzeit leider die beiden
Widerstandswerte nicht notiert und bin mir laut Fotos (siehe oben)
über deren Werte nicht ganz schlüssig. Orange und braun sind
einfach zu ähnlich. Es könnten aber 330 und 200 Ohm sein.

Ganz rechts ist der zweite Gebläselüfter für die Klima
gezeichnet. Wenn der Klimaschalter betätigt wird, dann werden
(A) geöffnet und anstelle dessen (B) angeschlossen.
Der Schalter rechts ist die Überbrückung der Regelung bei
Stellung des Drehreglers ganz im Uhrzeigersinn. Die neue
Schaltung müsste mit diesen Umständen klar kommen.

Viel Spaß mit den Infos

Hallo Holger,

danke für die Info. Das ist doch anschaulich. Warum nicht gleich in die Reparaturhilfe damit.

Ich werde die beiden Motoren tauschen, den äusseren der Lüftung und den inneren der Klima. Du hast aber nicht verraten, ob deine Transistoren seit dem Motorwechsel nochmal durchgebrannt sind.

Ich habe seinerzeit von Andi Schneider Trsnsistoren mit Verstärkzngsfaktor der 2N3055 von 22 bis 25 erhalten. Einer ist mir davon am äusseren Lüfter durchgebrannt. Die Transitoren im Schalter habe ich meine ich selber gekauft und habe keinen Faktor. davon ist mir wieder einer durchgebrannt.

Merkwürdigerweise ist mir den 3 Transistor, innen, unten am Klimalüfter (mom, ich klopfe auf Holz) noch nicht durchgebrannt. Daher vermute ich den äusseren Lüftermotor als Ursache. Wie auch immer, ich werde beide Motoren durch neue ersetzten. Ich mag so einen alten Kram nicht.

In Lyon, was für Euch Süden ist, hatte ich keine Probleme.
Wie schon eingangs erwähnt, sind mir die Transitoren immer am Mittelmeer oder der Provence durchgebtannt. Das ist auch von Lyon aus gesehen eine andere Klimazone. Da knallt ordentlich die Sonne und die Motoren drehen ständig. Daher will ich den inneren Transistor auf alle Fälle auf ein Kupferblech montieren und in den Luftstrom legen.

Viele Dank für deine Ausführungen,

Erwin

Hi Erwin!

In Kurzform: Nein ;-)

Mein alter Motor lag in der Stromaufnahme aber auch deutlich über dem
von Bosch angegebenen Richtwert.

Ich hab nach Einbau aller Komponenten dann noch mal alle Ströme gemessen
und bin mir auch ziemlich Sicher das alles zumindest nicht im roten
Bereich ist ;-)

Gruß Holger

Danke Holger für die Info!
Werde mich morgen mal näher damit beschäftigen, eins ist nach einer ersten Rechnung im Kopf schon sicher: Das thermische Budget für den 2N3055 ist mehr als knapp mit dem schmalen Kühlblech (unabhängig von der Stromverstärkung)
Gruss
Uli

--
Herzliche Grüsse
Uli

Für eine glückliche Kindheit ist es nie zu spät

Hi!

Als Ausgleich hat der Transistor eine 1A aktive Kühlung ;-)

Gruß Holger

Bin gerade dabei das mal durchzurechnen und brauche dazu ein paar Werte:

Kann mir jemand folgende Fragen beantworten:
1. Wie gross ungefähr in qcm ist das Kühlblech des 2N3055 in dem Heiz- bzw. Klimagerät, ich schätze so ca. 30qcm?
2. Wie dick ist das Blech ungefähr, 2mm?
3. Wie gross ist ungefähr die Luftgeschwindigkeit mit der das Kühlblech bei halber Kraft des Lüfers (7V Betriebsspannung) angeströmt wird, habe mal 3m/s (=ca. 10km/h) angenommen?
4. Ich habe mal angenommen dass das Kühlblech nur auf einer Seite von der Luft angeströmt wird, korrekt?
5. Wieviel Strom nimmt der Lüfter im eingebauten Zustand bei 7V auf, ich habe mal 6A angenommen?

Schon mal Danke und Gruss

Uli

--
Herzliche Grüsse
Uli

Für eine glückliche Kindheit ist es nie zu spät

Hi!

Bin gerade dabei das mal durchzurechnen und brauche dazu ein paar Werte:

Kann mir jemand folgende Fragen beantworten:
1. Wie gross ungefähr in qcm ist das Kühlblech des 2N3055 in dem Heiz- bzw. Klimagerät, ich schätze so ca. 30qcm?

Es sind 26qcm im Heizgebläse und 24,5qcm beim Klimalüfter

2. Wie dick ist das Blech ungefähr, 2mm?

jupp

3. Wie gross ist ungefähr die Luftgeschwindigkeit mit der das Kühlblech bei halber Kraft des Lüfers (7V Betriebsspannung) angeströmt wird, habe mal 3m/s (=ca. 10km/h) angenommen?

kann ich nicht beantworten

4. Ich habe mal angenommen dass das Kühlblech nur auf einer Seite von der Luft angeströmt wird, korrekt?

Der Luftstrom wird beim Heizgebläse über beide Flächen geleitet.
Beim Klimagebläse tendenziell eher nur über die Seite auf der der
Transistor verbaut ist. Auf der Rückseite wird deutlich weniger Luft entlang
strömen.

5. Wieviel Strom nimmt der Lüfter im eingebauten Zustand bei 7V auf, ich habe mal 6A angenommen?

Kann ich dir im Moment leider auch nicht beantworten. Aber die Grössenordnung
wird in etwa stimmen.

Schon mal Danke und Gruss

Uli

Musste die letzten Wochenenden den 6er für die England-Reise diesen Freitag fertigmachen, jetzt ist er fit :-P - drum hat's etwas gedauert.
Hab mich erstmal mit den Transistoren beschäftigt, die die Lüfter direkt ansteuern dh die 2N3055, die im Gebläsekasten bzw. Verdampfergehäuse sitzen. Die schlimmste thermische Belastung tritt auf wenn die Gebläse mit halber Kraft laufen - ca. 40W. Mit dem thermischen Widerstand des Transistors (1,5K/W) plus dem Wärmeübergang vom Transistor aufs Blech (ca. 0,5K/W) bekommt man schon eine Überhöhung von 80K dh bei 30 Grad Aussentemperatur ist man schon bei 110 Grad. Damit so ein Si-Transistor durchhält darf man ihn nicht über 200 Grad betreiben sonst wirds kritisch. Damit bleiben also gerade mal 90K für den Übergang vom Kühlblech zur Luft. Mit der von mir angenommenen Luftgeschwindigkeit von 3m/s ist man noch weit im Bereich laminarer Strömung=mieser Wärmeübergang. Der langen Rede kurzer Sinn: Selbst wenn man deutlich mehr Wind annimmt (Sturm im Auto :-D ) fehlt beim Kühlblech ca. der Faktor 4 bei der Fläche. Mit einer vergrösserten Dicke und Alu statt Stahl (4mm statt 2mm, bei 2mm Stahl bildet sich ein starker Gradient) reicht evtl. die doppelte Fläche. Meine Berechnung beruht auf Annahmen insbesondere der Luftgeschwindigkeit (geht aber nur als Wurzel ein) - habe die originale Kühlwirkung aber eher optimistisch geschätzt. Meine Empfehlung: Das originale Stahlblech durch ein Alublech mit 4mm und doppelter Fläche ersetzen (ob die Einbauverhältnisse das zulassen weiss ich nicht). Bei Interesse gebe ich meinen Senf ;-) auch noch zur Treiberstufe inkl. Poti (Stelleinheit mit Drehknopf) wo man die thermische Belastung durch ausgesuchte 2N3055 mit hoher Stromverstärkung (wie von Holger schon mehrfach erwähnt) positiv beeinflussen kann.

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Herzliche Grüsse
Uli

Für eine glückliche Kindheit ist es nie zu spät

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