Der Rohstoff des PTC zur Herstellung eines Werkstoffes für Heizelemente ist ein pulverförmiges keramisches Gemisch verschiedener Komponenten, das hochverdichtet in Form gebracht und anschließender Sinterung wegen seiner besonderen Eigenschaft als Werkstoff im Automobilbau Verwendung findet. Generell ist die elektrische Erzeugung von Wärme ein instationärer Prozess, wobei in jeder Sekunde ein Watt Leistung ein Joule Wärme generiert. Daraus resultiert für einen stationär ablaufenden Heizprozess, dass die Ergiebigkeit der Wärmeerzeugung in der Quelle zeitgleich mit dem Wärmetausch in der Senke vonstattengeht, um einen Wärmestau zu vermeiden. Im Vergleich zu einer Wärmerzeugung mit einem Heizdraht, hat der PTC die einzigartige Eigenschaft, die ihn als Werkstoff in Heizungen prädestiniert, bei Ausfall der Kühlung selbsttätig die Wärmeerzeugung abzuschalten. Dieses exklusive Sicherheitsmerkmal ist die Berechtigung für den erhöhten Aufwandes des PTC beim Einsatz im Automobilbau zur Einschränkung einer Brandgefahr.
Inhaltsverzeichnis
- 1. Einleitung
- 2. Potentialtheoretische Erkenntnisse des linearen und quadratischen PTC
- 2.1 Der lineare PTC
- 2.2 Der quadratisch runde PTC
- 3. Der lineare Hochvolt-PTC-Heizer
- 3.1 Die Besonderheit des Hochvolt-PTC-Heizers und deren Auswirkungen
- 3.2 Schlussfolgerungen aus den Erkenntnissen der analogen Betrachtung zum Verhalten des Hochvolt-PTC-Heizers
- 4. Der quadratische Hochvolt-PTC-Heizer als Alternative zum linearen Hochvolt-PTC
- 4.1 Anwendung der konformen Abbildung zur Entwicklung des quadratischen Alternativ-PTC-Heizers
- 4.2 Die Überleitung der theoretisch ermittelten quadratischen PTC-Struktur in einen praktisch nutzbaren alternativen Hochvolt-PTC-Heizer
- 5. Zusammenfassung
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Arbeit untersucht das thermische Verhalten des PTC-Werkstoffes im Kontext der Anwendung im Elektromobilbau. Dabei werden die potentialtheoretischen Erkenntnisse über die lineare und quadratische Form des PTC-Heizers herangezogen, um die Funktionsweise und die Auswirkungen auf die Wärmeübertragung zu analysieren.
- Potentialtheoretische Analyse des linearen und quadratischen PTC
- Untersuchung des Hochvolt-PTC-Heizers und dessen Besonderheiten
- Anwendung der konformen Abbildung zur Entwicklung eines quadratischen PTC-Heizers
- Bewertung der Möglichkeiten und Herausforderungen bei der Integration des PTC-Heizers in Elektromobile
Zusammenfassung der Kapitel
Die Einleitung erläutert die Verwendung des PTC-Werkstoffes im Automobilbau und die besondere Eigenschaft des PTC, die Wärmeerzeugung bei Ausfall der Kühlung selbsttätig abzuschalten. Kapitel 2 befasst sich mit den potentialtheoretischen Erkenntnissen über den linearen und den quadratischen PTC. Kapitel 3 analysiert den linearen Hochvolt-PTC-Heizer und dessen besondere Eigenschaften und Auswirkungen. Kapitel 4 präsentiert die Anwendung der konformen Abbildung zur Entwicklung eines quadratischen Alternativ-PTC-Heizers.
Schlüsselwörter
PTC-Werkstoff, Hochvolt-PTC-Heizer, Potentialtheorie, konforme Abbildung, Elektromobilbau, Wärmeerzeugung, Wärmeübertragung, thermisches Verhalten, Curie-Temperatur
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Besondere an einem PTC-Heizelement im Automobilbau?
PTC-Heizer (Positive Temperature Coefficient) besitzen die einzigartige Eigenschaft, die Wärmeerzeugung bei Ausfall der Kühlung selbsttätig abzuschalten, was sie besonders sicher macht.
Warum werden PTC-Heizer in Elektrofahrzeugen eingesetzt?
Da Elektroautos keine Abwärme vom Verbrennungsmotor nutzen können, sind effiziente und sichere elektrische Heizsysteme wie Hochvolt-PTC-Heizer für den Fahrgastkomfort essenziell.
Was ist der Unterschied zwischen einem linearen und einem quadratischen PTC?
Die Arbeit untersucht verschiedene geometrische Formen (linear vs. quadratisch-rund) und deren Einfluss auf die Wärmeübertragung und Effizienz mittels Potentialtheorie.
Was bedeutet die Curie-Temperatur bei PTC-Werkstoffen?
Die Curie-Temperatur ist der Punkt, an dem der elektrische Widerstand des Materials schlagartig ansteigt, was den Selbstregulierungseffekt der Heizung bewirkt.
Wie wird die Form eines PTC-Heizers theoretisch optimiert?
Durch mathematische Verfahren wie die konforme Abbildung können optimale Strukturen für Heizelemente entwickelt werden, um einen Wärmestau zu vermeiden.
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- Klaus Kietzer (Author), 2023, Theorie und Praxis des Hochvolt-PTC-Heizers, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1399607
