Un acheteur nous envoie une exigence de chambre :
−40°C à +85°C
800 L DUT
alimenté
La spécification semble presque complète. Puis une dernière question se pose :
Quelle quantité de chaleur le DUT générera-t-il à l’intérieur de la chambre ?
Cette réponse peut modifier la configuration de la chambre.
Un ensemble non alimenté de 100 kg et un système de batterie alimenté de 100 kg peuvent occuper le même espace et avoir la même masse, mais ils ne génèrent pas la même demande thermique. Le DUT alimenté peut ajouter en continu des centaines—voire des milliers—de watts de chaleur pendant que la chambre tente de contrôler la température.
Pour les acheteurs, l’objectif n’est pas de concevoir le système de réfrigération vous-mêmes. Ce qui compte, c’est de savoir quels chiffres fournir, ce qu’ils signifient, et quand la production de chaleur DUT peut pousser l’application au-delà d’une configuration standard de chambre.
Ce guide explique comment estimer la charge thermique du DUT, pourquoi la température et le mode de fonctionnement sont importants, et quelles informations inclure lors de la demande d’une chambre d’essai environnementale.
Qu’est-ce que la charge thermique DUT ?
DUT signifie dispositif sous test.
Dans cet article, la charge thermique du DUT désigne la chaleur générée à l’intérieur de la chambre par le DUT pendant son fonctionnement. Elle s’exprime normalement en watts (W) ou en kilowatts (kW).
Ce n’est pas la même chose que le poids DUT.
| Paramètre | Exemple | Pourquoi c’est important |
|---|---|---|
| Poids DUT | 30 kg | Affecte la masse thermique qui doit être chauffée ou refroidie |
| Poids du luminaire | 15 kg | Ajoute de la masse thermique |
| Charge thermique DUT | 800 W | Ajoute de la chaleur que le système de réfrigération doit éliminer |
| Dimensions du DUT | 500 × 400 × 300 mm | Affecte l’espace de travail et le flux d’air |
| Quantité | 4 pièces | Modifie la masse totale et potentiellement la charge thermique totale |
Une façon utile de séparer les deux est :
Le poids nous indique combien de matière doit changer de température. La charge thermique nous indique combien de chaleur la chambre doit retirer en continu pendant que le DUT fonctionne.
Un composant passif de 30 kg peut produire presque aucune chaleur continue.
Un ensemble électronique motorisé de 30 kg pouvait générer 800 W.
Même masse. Exigence très différente pour la chambre.
Une note sur la terminologie
Les fournisseurs de chambres peuvent également utiliser des termes tels que charge statique, charge morte et charge active.
Un DUT, une étagère ou un dispositif qui doit changer de température mais ne génère pas sa propre chaleur apporte une masse thermique.
Un DUT alimenté qui libère de la chaleur à l’intérieur de l’espace de travail crée une charge thermique sous tension supplémentaire.
Pour simplifier, cet article utilise la charge thermique du DUT lorsqu’il s’agit spécifiquement de la chaleur générée par un échantillon d’essai opérationnel.
Pourquoi la charge thermique du DUT est-elle importante ?
Considérons une chambre refroidissant vers −40°C pendant que le DUT reste sous tension.
Le système de réfrigération doit répondre à deux exigences différentes :
La chambre, le DUT et le luminaire doivent être refroidis.
En même temps :
Le DUT opérationnel réinjecte de la chaleur dans l’espace de test.
Cette chaleur supplémentaire peut modifier la capacité de réfrigération nécessaire à l’application.
C’est pourquoi une chambre ne doit pas être sélectionnée uniquement à partir de la plage de température et du volume de l’espace de travail lors des tests d’appareils alimentés.
Comment calcule-t-on la charge thermique du DUT ?
Pour les achats, vous n’avez généralement pas besoin d’un calcul thermodynamique complexe.
Utilisez les meilleures informations que vous avez réellement.
1. Meilleur : Utiliser une dissipation thermique mesurée
Si le fabricant du DUT ou votre équipe d’ingénierie connaît déjà la dissipation réelle de la chaleur dans les conditions de fonctionnement requises, utilisez cette valeur.
Par exemple :
Dissipation thermique mesurée du DUT : 620 W
Lorsque possible, précisez également la condition de fonctionnement :
Dissipation thermique du DUT : 620 W en continu pendant le fonctionnement normal.
Cela est plus utile pour le fournisseur de la chambre que d’estimer la chaleur à partir d’une puissance électrique maximale.
2. Bon : Utiliser les données connues sur les pertes d’énergie
L’entrée électrique et la dissipation de chaleur ne sont pas toujours les mêmes.
Considérez un onduleur. Il peut recevoir une puissance électrique importante tout en livrant la majeure partie de cette énergie à une charge extérieure à la chambre. Dans ce cas, l’entrée électrique complète ne doit pas être automatiquement traitée comme de la chaleur libérée dans l’espace de test.
Si des données d’ingénierie sont disponibles pour les pertes réelles, il faut plutôt fournir ces informations.
La question pratique n’est pas simplement :
Quelle quantité de puissance entre dans le DUT ?
C’est :
Quelle quantité de chaleur est libérée à l’intérieur de la chambre ?
3. Estimation : Utiliser la tension × le courant
Si les données réelles de dissipation de la chaleur ne sont pas disponibles, l’entrée électrique peut tout de même fournir une estimation utile de départ.
Pour un DUT simple alimenté en courant continu :
Puissance (W) = Tension (V) × Courant (A)
Par exemple, un dispositif de 24 VDC consommant 10 A a une entrée électrique maximale de :
24 × 10 = 240 W
Si quatre DUTs identiques fonctionnent simultanément :
240 × 4 = 960 W d’apport électrique maximal
Cela ne signifie pas automatiquement 960 W de dissipation réelle de la chaleur.
Mais cela fournit au fournisseur de la chambre des informations utiles lorsque de meilleures données ne sont pas disponibles.
Dans la RFQ, identifiez-la correctement :
Puissance électrique maximale : 960 W ; dissipation réelle de la chaleur non mesurée.
C’est mieux que de présenter une estimation comme des données mesurées sur la charge thermique.
Quand ne faut-il pas estimer soi-même la charge thermique ?
Pour un simple composant électronique alimenté, une entrée électrique peut suffire pour commencer une révision de la candidature.
Les DUTs plus complexes nécessitent des informations supplémentaires.
Des exemples typiques incluent les moteurs, les onduleurs, les convertisseurs de puissance, les systèmes de charge/décharge de batterie et l’électronique haute puissance. Il en va de même lorsque la sortie électrique ou mécanique quitte la chambre, ou lorsque la puissance DUT change significativement entre les modes de fonctionnement.
Dans ces cas, fournissez les informations disponibles concernant :
Puissance d’entrée
Mode de fonctionnement
Données d’efficacité ou de perte
où va l’énergie de sortie
Conditions normales et maximales de fonctionnement
Le fournisseur de la chambre peut alors déterminer quelle valeur est pertinente pour le calcul de la réfrigération.
« Mon DUT est de 800 W. » Que devons-nous savoir d’autre ?
Une RFQ dit parfois :
« Le DUT est de 800 W et nous avons besoin de −40°C.
»
C’est utile, mais ce n’est pas encore une exigence complète de la chambre.
Premièrement, que signifie 800 W ?
S’agit-il de la puissance nominale, de l’entrée électrique maximale, de la puissance normale de fonctionnement ou de la dissipation thermique mesurée ?
Ensuite, quand le DUT est-il alimenté ?
Un DUT de 800 W fonctionnant tout au long du cycle de refroidissement crée une exigence différente d’un DUT qui n’est activé qu’après que la chambre ait atteint sa température de repos.
Troisièmement, le 800 W est-il continu ou de pointe ?
Si le DUT fonctionne normalement à 300 W mais atteint brièvement 800 W, fournissez les deux valeurs et expliquez quand le pic se produit.
Enfin, que signifie −40°C dans le profil de test ?
Il existe une différence substantielle entre :
Maintenez −40°C avec le DUT alimenté
et
Refroidissez de +85°C à −40°C à 5°C/min avec le DUT alimenté.
C’est pourquoi la charge thermique doit toujours être fournie avec la condition réelle du test.
Pourquoi la température compte pour la charge thermique du DUT
L’un des points d’achat les plus importants est que la capacité de charge thermique ne doit pas être considérée comme une puissance fixe sur chaque température de chambre.
Pour les chambres standard ITM-LAB GDW haute et basse température et chambres de température et d’humidité GDJS, les indications actuelles de configuration sont les suivantes :
| Température de la chambre | Guide standard de charge thermique du DUT |
|---|---|
| Au-dessus de −30°C | Environ 300 W |
| En dessous de −30°C | Environ 100 W |
| Charge thermique plus élevée | La configuration de la réfrigération doit être vérifiée avant de commander |
Ces chiffres sont des indications de configuration standard, et non des limites universelles de performance pour chaque taille de chambre et profil d’essai. La masse du DUT, la masse du luminaire, le mode de fonctionnement et les exigences de changement de température doivent encore être prises en compte.
La leçon d’achat est simple :
Le même DUT peut nécessiter une configuration de réfrigération différente à une température d’essai différente.
Considérez un DUT alimenté par 250 W.
À −20°C, 250 W correspond aux recommandations standard ci-dessus.
À −40°C, les mêmes 250 W dépassent la norme de prévision basse température et doivent être identifiés avant commande afin de pouvoir examiner la configuration de la réfrigération.
Le DUT n’a pas changé.
La condition de test requise a été la suivante.
Une charge thermique plus élevée ne signifie pas simplement une chambre plus grande
Supposons que deux clients aient tous deux besoin d’un espace de travail de 800 L.
Le client A a un DUT passif.
Le client B dispose d’un DUT alimenté générant plusieurs kilowatts de chaleur.
L’espace de travail requis peut être le même, mais la demande en réfrigération ne l’est pas.
Une charge thermique DUT plus élevée peut nécessiter une capacité de réfrigération accrue ou une configuration de réfrigération spécifique à l’application.
Donc :
Volume de chambre ≠ capacité de réfrigération
Choisir une chambre plus grande simplement parce que le DUT génère plus de chaleur ne répond pas à l’exigence sous-jacente.
L’espace de travail doit être choisi en fonction des dimensions du DUT, de la quantité et des besoins en débit d’air.
Le système de réfrigération doit être évalué en fonction du besoin thermique réel.
Exemple d’application ITM-LAB : charge thermique de batterie de 3 kW
Une configuration de chambre ITM-LAB fournit un exemple utile de pourquoi la charge thermique DUT doit être discutée avant la commande de la chambre.
L’application comprenait :
| Exigence | Projet réel |
|---|---|
| Chambre | GDJS-800L |
| DUT | Batterie |
| Poids DUT | 100 kg |
| Plage de température | −40°C à +100°C |
| Charge thermique DUT spécifiée | 3 000 W |
| Système de réfrigération | Réfrigération en cascade |
| Configuration du compresseur | Compresseurs Tecumseh 2 × 6 HP |
Une configuration de réfrigération standard n’a pas été utilisée pour cette application.
Le GDJS-800L était équipé d’un système de réfrigération en cascade utilisant deux compresseurs Tecumseh de 6 HP pour répondre aux exigences de l’application.
L’essentiel n’est pas la puissance du compresseur en soi. Regardez les exigences qui sont venues en premier :
100 kg de DUT
Charge thermique spécifiée de 3 000 W
plage de température jusqu’à −40°C
Ces conditions devaient être prises en compte lors de la configuration du système de réfrigération.
Pour un acheteur, la leçon est simple :
L’espace de travail nous indique si le DUT s’adapte. La charge thermique du DUT aide à déterminer la configuration de réfrigération requise par le test.
Note technique : Le projet spécifiait une charge thermique DUT de 3 kW et une plage de chambre de −40°C à +100°C. Ces valeurs ne doivent pas être interprétées comme signifiant que le DUT dissipait continuellement 3 kW à chaque point de température, sauf si cette condition de fonctionnement est définie séparément par l’exigence de test.
Le poids du DUT et le poids du luminaire comptent toujours
La charge thermique ne remplace pas le poids DUT comme entrée de sélection.
Ils décrivent différentes exigences thermiques.
Un DUT passif de 50 kg peut n’avoir pratiquement aucune génération continue de chaleur, mais la chambre doit tout de même modifier la température de 50 kg de matériau.
Ajoutez un luminaire en aluminium de 20 kg et la chambre doit maintenant changer la température de :
50 kg DUT + 20 kg de fixation
Un DUT alimenté ajoute de la chaleur vivante en plus de cette masse thermique.
Cela devient particulièrement important lorsque le test spécifie un taux de variation de température.
Pour cette raison, proposez les deux :
DUT et masse des luminaires
et
Production de chaleur DUT.
Maintenir −40°C n’est pas la même chose que refroidir à 5°C/min
Considérons un DUT alimenté par 800 W.
Test A
Maintenir −40°C
Alimenté par DUT
Test B
Refroidissement de +85°C à −40°C
5°C/min requis
Le DUT alimenté sur toute la rampe de refroidissement
Ce ne sont pas des exigences équivalentes en réfrigération.
Un taux de rampe spécifié introduit une autre demande de performance tandis que la chambre gère également la masse thermique du DUT et du dispositif ainsi que la chaleur générée par l’échantillon motorisé.
C’est pourquoi les acheteurs devraient faire la distinction entre :
Plage de température
et
Des performances chargées pour les changements de température.
Une chambre capable d’atteindre −40°C ne répond pas automatiquement à tous les besoins de taux de refroidissement chargés à −40°C.
Capacité de maintien ≠ capacité de rampe chargée.
Que faire si l’humidité est nécessaire ?
Les DUTs générant de la chaleur nécessitent également une attention lors des tests température-humidité.
Un DUT alimenté peut créer des conditions locales plus chaudes autour de l’échantillon, affectant la relation locale entre température et humidité relative et pouvant potentiellement influencer le comportement de condensation.
Pour une application GDJS, évitez de ne fournir que :
Plage de température : −40°C à +100°C
Plage d’humidité : 20–98 % d’humidité relative
À la place, fournissez les points réels requis de test température-humidité, par exemple :
+40°C / 93 % d’humeur relative
ainsi que la charge thermique du DUT et l’état de fonctionnement alimenté.
La chambre doit être évaluée en fonction de la condition réelle température-humidité, plutôt qu’en combinant des valeurs maximales distinctes issues d’une fiche technique.
Quatre scénarios typiques d’achat
Les exemples suivants montrent comment des DUTs apparemment similaires peuvent entraîner des exigences différentes pour les chambres.
Scénario A — DUT passif
30 kg composante
mécanique0 W chaleur
vive −40°C à +85°C
Pas de rampe rapide spécifiée
Les principales entrées sont l’espace de travail, la masse du DUT/luminaire et la plage de température.
Scénario B — DUT alimenté
Ensemble
électronique de 30 kgchargethermique
de 300 W −20°C à +85°C
Il faut maintenant aussi prendre en compte la production de chaleur DUT et l’état de fonctionnement.
Scénario C — DUT de même alimentation, température plus basse
Ensemble
électronique de 30 kgchargethermique
de 300 W −40°C à +85°C
Le DUT n’a pas augmenté et la charge thermique nominale n’a pas changé.
Mais la condition de température plus basse modifie les besoins en réfrigération. Selon les directives standard GDW/GDJS ci-dessus, cette demande doit être examinée avant commande.
Scénario D — DUT alimenté + Changement rapide de température
Ensemble
électronique de 30 kg,charge
thermique de 800 W −40°C à +85°C
5°C/min requise
La chambre doit maintenant être évaluée pour :
Espace de travail + masse thermique + chaleur vive + conditions de basse température + performance sur rampe chargée
À ce stade, la question d’achat n’est plus :
« Quelle chambre atteint −40°C ? »
Elle devient :
Quelle configuration de chambre peut effectuer mon test réel avec ma charge réelle ?
Par
quelle chambre environnementale devriez-vous commencer ?
Lacharge thermique du DUT affecte la configuration, mais l’exigence de test détermine toujours la famille de chambres.
| Exigence de test | Commencez par | Ce qui doit encore être confirmé |
|---|---|---|
| Température uniquement | GDW | DUT, luminaire, charge thermique, température |
| Température + humidité | GDJS | Charge thermique + conditions réelles T/RH |
| Changement rapide de température | KTB | Exigence de rampe chargée + charge DUT |
| Choc thermique | CTS | Exigences de transfert, de séjour et de récupération |
Vous pouvez consulter la
Ne sélectionnez pas la chambre uniquement à partir des watts DUT.
Une meilleure séquence est :
Méthode d’essai → DUT → charge thermique → température → exigences de rampe → configuration de la chambre
Que devriez-vous indiquer dans la demande de renseignements ?
Vous n’avez pas besoin d’envoyer au fabricant de la chambre un rapport complet d’ingénierie thermique.
Pour un DUT propulsé, les informations suivantes suffisent normalement pour commencer un examen de candidature :
| Informations | Exemple |
|---|---|
| DUT | Module électronique automobile |
| Quantité | 4 pièces |
| Dimensions du DUT | 300 × 200 × 80 mm chacun |
| Poids total du DUT | 24 kg |
| Calendrier | 10 kg d’aluminium |
| Alimentation électrique | 24 VDC |
| Courant maximal | 5 A chacun |
| Dissipation de la chaleur | Fournir la valeur mesurée si disponible |
| Propulsé pendant les essais | Oui — refroidissement et dwell |
| Température | −40°C à +85°C |
| Taux de rampe | 5°C/min chargé |
| Humidité | non |
| Dwell | 60 min |
Si la dissipation réelle de la chaleur est inconnue, dites-le.
Par exemple :
24 VDC, maximum 5 A par DUT ; dissipation réelle de la chaleur non mesurée.
C’est une information utile en ingénierie.
Deviner une valeur de charge thermique ne l’est pas.
Une RFQ faible vs une RFQ utile
RFQ faible
Besoin d’une chambre environnementale de 800 L.
−40°C à +100°C.
Veuillez citer.
Un fournisseur peut deviser une chambre, mais des questions importantes de configuration restent sans réponse.
RFQ utile
DUT : Ensemble
batterieMasse totale du DUT : 100 kg
Espace de travail requis : environ 800 L
DUT charge thermique : 3 000 W
Plage de température : −40°C à +100°C
Alimenté pendant le test : [état de fonctionnement de l’état]
Humidité : [requis / non requis]
Taux de rampe : [état si nécessaire]
Désormais, le fournisseur peut évaluer les besoins en réfrigération plutôt que de choisir une chambre uniquement à partir du volume et de la plage de température.
Erreurs courantes à éviter
Traiter les kilogrammes comme une charge thermique. La masse DUT et la production de chaleur DUT sont des entrées différentes.
Considérer la puissance de la plaque nominale comme une dissipation thermique mesurée. Utilisez les données réelles de dissipation de chaleur lorsque disponibles. Sinon, identifiez clairement l’entrée électrique comme une estimation.
Donner des watts sans température. Une valeur de charge thermique nécessite un état de fonctionnement.
En supposant que le volume de la chambre détermine la capacité de réfrigération. Un espace de travail de 800 L ne vous indique pas combien de chaleur à DUT alimenté le système de réfrigération peut supporter.
Comparaison d’un taux de rampe à chambre vide avec une exigence chargée. Si la performance sur rampe chargée compte, spécifiez le DUT, le luminaire et l’état d’alimentation.
Feuille de route pour la sélection de la charge thermique du DUT
FAQ
Combien de watts de charge thermique DUT une chambre environnementale peut-elle supporter ?
Il n’existe pas de puissance universelle pour toutes les chambres environnementales et les températures de fonctionnement.
Pour les configurations standard ITM-LAB GDW et GDJS, la recommandation actuelle d’application est d’environ 300 W au-dessus de −30°C et d’environ 100 W en dessous de −30°C. Les charges thermiques plus élevées doivent être identifiées avant la commande afin de pouvoir examiner la configuration de la réfrigération.
Comment calculer la charge thermique du DUT ?
Utilisez des données mesurées de dissipation thermique lorsque disponibles. Si elle n’est pas disponible, des pertes électriques connues peuvent être utilisées. Pour un simple DUT en courant continu, la tension × le courant fournissent une estimation initiale de l’entrée électrique, mais l’entrée électrique n’est pas toujours égale à la chaleur libérée à l’intérieur de la chambre.
Un DUT de 300 W correspond-il à la même exigence à −20°C et −40°C ?
non. La configuration de réfrigération requise dépend de l’état de fonctionnement. Selon les directives de configuration standard GDW/GDJS de l’ITM-LAB, −20°C et −40°C se situent dans différentes plages de charge thermique.
Un DUT de 1 000 W nécessite-t-il exactement 1 000 W de capacité de refroidissement ?
non. Ne dimensionnez pas une chambre environnementale en utilisant une simple comparaison de puissance un à un. Le choix de la réfrigération dépend également de la température de fonctionnement, du DUT et de la masse du luminaire, du taux de rampe, de la conception de la chambre et d’autres charges thermiques.
Le poids du DUT influence-t-il la charge thermique ?
Le poids du DUT influence la masse thermique plutôt que la production continue de chaleur. La production de poids et de chaleur doivent être fournis, car les deux peuvent affecter les performances dans la chambre chargée.
La charge thermique du DUT influence-t-elle le taux de refroidissement ?
Oui. Un DUT alimenté ajoute de la chaleur pendant que la chambre essaie de refroidir. Si un taux de rampe chargé spécifique est requis, il faut fournir le taux avec la masse du DUT, la masse du dispositif et la charge thermique de fonctionnement.
Et si je ne connais pas la dissipation réelle de la chaleur du DUT ?
Fournir les données électriques disponibles, la quantité DUT et le mode de fonctionnement, et indiquer clairement que la dissipation réelle de la chaleur n’a pas été mesurée. Le fournisseur de la chambre peut alors déterminer quelles informations supplémentaires sont nécessaires.
Peut-on personnaliser une chambre environnementale pour une charge thermique DUT plus élevée ?
Oui, cela dépend de l’application. Les exigences de charge thermique plus élevées doivent être examinées avant commande afin que le système de réfrigération puisse être configuré en conséquence. L’application de la batterie GDJS-800L décrite ci-dessus est un exemple de configuration de réfrigération spécifique à chaque application.
Avant de demander un devis
Pour un DUT motorisé, évitez de spécifier uniquement :
800 L / −40°C à +100°C
Ces chiffres décrivent l’espace de travail et la plage de température, mais ils ne décrivent pas entièrement la demande thermique.
Une RFQ plus utile inclut :
Dimensions et quantité du DUT
DUT et poids du luminaire
chargethermique réelle ou estimée du DUT
Plage de température
lorsque le DUT est sous tension
Taux de rampe requis
Conditions d’humidité
Norme de test ou profil de test
Cela fournit à l’ingénieur applicatif suffisamment d’informations pour déterminer si une configuration standard convient ou si le système de réfrigération doit être ajusté.
Besoin de configurer une chambre pour un DUT alimenté ?
Envoyez à ITM-LAB vos informations DUT et votre profil de test.
Nous pouvons examiner la taille et la masse du DUT, la charge du dispositif de fixation, la production de chaleur, les conditions de température et d’humidité, les exigences de changement de température et l’état de fonctionnement de l’alimentation afin de déterminer une configuration environnementale appropriée de la chambre.
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