Bitron inverter einer Electrolux Waschmaschine - Falsches Kühlkonzept?

[-Zoli-]

Hallo!
Wir haben eine neue Waschmaschine gekauft was ich natürlich gleich nach dem Kauf zerlegt habe, um es studieren zu können.
Was mir nicht gefällt, daß das Invertermodul, oder mindestens ein Teil davon, was auch das Mikroprozessor enthält fast komplett ohne Kühlung einkapsuliert ist, und sogar vom Hauptkühlkörper aufgeheizt wird.
Also Vorderseite vom Kühlkörper bedeckt,und dann auch die Hinterseite des Platine auch.

Die kritische Teile, also Kondensatoren befinden sich aber in einem gut belüfteten Zone.

Warum macht es so einen Sinn? Erst fällt mir ein, daß es warscheinlich ein wenig mehr wasserfest sein könnte. Oder daß so villeicht irgendwelche zyklische aufwärmung, ond abkühlung vermeidet werden könnte.
Was sagt ihr dazu?

Ich habe messungen gemach mit eingebaute Temperatursensor, und festgestellt, daß am ende einen 2 Stunden lang dauerndes Program im Umgebung des Mikroprozessors die Luft bis zum 60 grad Celsius sich aufheizt. LAut dessen Datenblatt wird dessen Kerntemperatur dann schon nahe zu 100 Celsius heiß, was langzeitig nicht gut tun kann.

Mach ich was falsch wenn ich extra kühlöffnungen einbaue? Da ich vermute daß damit es viel länger leben kann.
Ich konnte bisher keine wissenschaftlichen Erklärung zu diesen thermischen Konzept finden.


Übrigens hätte es eine Miele werden sollen aber die bauen keine schmale Waschmaschinen, also habe ich mir viel Mühe gemacht um herauszufinden welche Geräte nicht ganz grottenschlecht sind.
Leider ist hier der Bottich auch geklebt, wie bei alle anderen ausser Miele und LG. (Wobei beim letzteren laut viele Foren die LAgerung und dessen Dichtung dann nicht besonders gut ist. Und da ist der Elektronik sogar noch eingegossen was Reparauren viel schwieriger macht.)

Das Inverter ist der Bitron GTD/EE M0091c

Was auf die Bilder nicht zu sehen ist, daß das ganze noch in einem Plastikgehäuse fixiert ist, was
drauftropfendes Wasser fernhalden kann. Deswegen wird es nicht unbedigt mehr Wasserschadenanfällig nach der umbau mit extra belüftung.
Zwischen das Netzteil (Kondensator, Gleichrichter, Drosselspule, etc) und Elektronikteil befindet sich also noch ein Plastikteil was die Hauptplatine auch von der Hinterseite abdeckt.

 

[H. Gürth]

Ich bin sprachlos.

 

[powersupply]

Interessante Einblicke!
Wenn Du bedenken wegen dem Professor hast klebe doch einen kleinen Kühlkörper auf. Da wird jeder Kühlkörper der mit irgend einem 2K Kleber angeklebt wurde eine deutliche Verbesserung der Situation erreichen.

Was mich an dem Leistungsmodul stört ist der orange- oder kupferfarbene Bereich. Das ist nicht zufällig ein Aufkleber? Wenn ja runter damit!

PS

 

[-Zoli-]

Ich habe zwei Messung durchgeführt. Da ich es nicht wusste wieviel Strom der Prozessor verbraucht.
Einmal Prozessor mit Silikongummi zum IGBT Kühlkörper angeschlossen, einmal nicht.
Die "Selbsterhitzung" der Prozessor ist hier nicht der Problem, sondern daß dessen Umgebung vom Hauptkühlkörper aufgeheizt wird. Der Prozessor selbst scheint weniger als 0,5 Watt zu verbrauchen.
(Exakte werte ohne Schaltplan etc. nur empirisch zu ermitteln, da es von zu viele Faktoren abhängt.)
Also mit einem kleinen kühlkörper komme ich auch nicht weiter, da es ebenso 60 grad Celsius heiß wird.

Der kupferfarbene bereich ist Kupfer, da gibt es nicht auszusetzen. Ist warscheinlich ein ST STGIPS10K60A. Mit 10 A Leistung hat es genug reserve. Dessen Temperatur wird überwacht, und beim überschreiten von 88 Celsius wird abgeschaltet.

Übrigens habe ich noch die folgende Marken und deren Elektronische Einrichtungen angeschaut:

Bosch, Samsung, Gorenje, Beko (Wegen 5 Jahre Garantie besonders interessant.)

Bosch: Kühlkörper 3X So klein als bei diesen Electrolux und rauchen deswegen laut diverse Foren die LEistungsdioden auch ab.
Samsung, LG: Ebenso superkleine Kühlkörper, Elektronik noch dazu eingegossen.

Gorenje, Beko: Askoll m500 Motor. Ständer thermisch isoliert, zerlegen sich die Ständerstahlkerne wegen der Hitzestau regelmäßig.... Siehe : http://www.berlin-repariert.de/askoll-m500-2/

War also kein einfache Wahl.

 

[-Zoli-]

Also wenn keiner eine Idee hat wofür diese thermische isolation gut ist, nehme ich mal an, daß der hersteller einfach die Wasserfestigkeit erhöhen wollte.
Also ich werde versuchen die Kühlung zu verbessern. Gibt es irgendwo ein Waschmaschinen-Tuning Klubb?

 

[powersupply]

Dann nimm eben einen kleinen Lüfter und montierte den auf den Kühlrippen. Das kann die KKtemperatur um 10-20° senken.
Oder, wenn Du noch weiter gehen willst, baue eine neue Kühlkörperkonstruktion welche auch die Platine hält, mit deutlich größeren Kühlrippen.
Du kannst auch den bisherigen KK sauber planfräsen lassen und ein neues Kühlmodul dranflanschen.
Oder ändere das Transistormodul und passe eines mit SIC-Transistoren an. Hilft auch die Temperatur zu senken.

PS

 

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Die Option "Flüssignitrogenkühlunk" hast du vergessen!

Ich habe übrigens heute mit einem Lüfter Experimentiert. Es wäre wirklich die exxizienste Lösung. MCU -Umgebungstemperatur Max 35 Celsius.

 

[Dirk]

Dann nimm eben einen kleinen Lüfter und montierte den auf den Kühlrippen. Das kann die KKtemperatur um 10-20° senken.

Da geht auch mehr. Die Southbridge meines Heimserver wurde laut eigener Daten >100°C heiß. Trotz passivem KK. 40mm-Lüfter mit Kabelbinder und Draht drübergetüdelt: nur noch 45°C. Verbesserung im täglichen Betrieb also >50%. Das hat mich wirklich überrascht.

 

[powersupply]

Das überrascht mich nicht im Geringsten. Die werden da nur das Notwendigste zum Einsatz bringen.
Die Fritzboxen der Reihe 7490 sind da nicht besser!

Verbesserung im täglichen Betrieb also >50%. Das hat mich wirklich überrascht.

Da ist ist die Physik, getreu dem Spruch den Brandmeister in seiner Signatur hat, unerbittlich.

PS

 

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Ich würde jetzt schon gerne einen Miele Umrichter anschauen, aber bisher leider gar keine Bilder gefunden...

 

[-Zoli-]

Über Miele habe ich nach langen Recherche nur dieses einziges Bild gefunden:

Von hier: https://1.bp.blogspot.com/-dOoXJrBZ...CLcB/s1600/Miele+WMB+120+WPS+FU-Steuerung.jpg

Ich hoffe, daß die sechs große Leistungstransistoren nicht für die Motorsteuerung sind, da es wäre schleierhaft...

Übrigens habe ich dann bei unseren einen 8cm Lüfter auf die Kühlkörper fixiert, und noch einige extra Lüftungschlitze auf die anderen Seite geschneidet. Jetzt kann es theoretisch ganz langlebig sein.

Die Programme von dieses Gerät (entspricht die AEG WM in Deutschland) sind ganz gut, weil man die Programmlänge bei einige Programme in mehrere Stufen eingestellen kann.

So muß der Baumwolleprogramm nicht unbedingt 3 Stunden lang dauern. Wenn der Programm bis zur minimum: 55 Minuten verkürzt wird, mißt es aber schon die Beladungsmenge nicht mehr.

Wenn der Wasserstand im Gerät niedrig ist, ist es möglich es während das Waschprogram die Tür zu öffnen, und Kleider hinzufügen oder entnehmen.

Rostschutz mußte leider ausgebessert werden, neben die Badewanne, hat es bei den Stellbeinen schon angefangen zu rosten nach 3-4 Monaten. Diese Stelle ist aber bei viele Konkurrenzgeräten, ausser Miele noch schlimmer konstruiert. (Es gibt Stellen wo sich Wasser ansammeln kann wenn das Gerät für direkte Wassereinfluß ausgesetzt ist.)
Die Ausbesserung war aber einfach, und jetzt gibt es keine andere Schwachstellen mehr.

Die WM ist übrigens in der Ukraine gebaut.

Auch positiv ist, und bei der Auswahl maßgeblich mich beeinflusst hat, daß die Ersatzteile, ähnlich wie bei Bosch auf der Herstellerwebseite aufgelistet sind, mit Preise, und, daß die Reparaturhandbücher von verschiedene Seiten (Inklusive Elektrotanya) zum Herunterladen erhältlich sind.

 

[Dev]

Ich hoffe, daß die sechs große Leistungstransistoren nicht für die Motorsteuerung sind, da es wäre schleierhaft...

Das kann man anhand nur eines einzigen Bildes nicht wirklich bewerten. Die 6 Transistoren sind mit ziemlicher Sicherheit für den Motor, aber es könnte sein, dass für das Foto der Kühlkörper abgenommen wurde. Oder es könnte sein, dass der Kühlkörper auf der Rückseite der Leiterkarte ist und dass die Kühlung durch die Leiterkarte hindurch erfolgt. Das wäre bei der Gehäusebauform keineswegs ungewöhnlich.

Und was den ersten Beitrag zum Bitron Inverter angeht: Ja, der Prozessor wird bei dieser Konstruktion mit aufgeheizt.
60 °C Umgebungstemperatur halte ich für so einen Prozessor aber für absolut unkritisch. Ein Waschgang dauert zwei Stunden und wirklich warm wird er nur einen Teil dieser Zeit. Wenn man das mal umrechnet, wie viele Stunden der Prozessor bei dieser hohen Umgebungstemperatur betrieben wird, stellt man schnell fest: Alle anderen Teile der Waschmaschine werden vermutlich früher kaputt gehen.

So ein Prozessor kommt bei 100°C Kerntemperatur locker auf eine Lebensdauer von deutlich über einem Jahr.
Microchip gibt als Beispiel für den AT91M42800A immerhin eine MTBF von 31 Jahren bei +100°C an. Bei 125°C sind es noch 17 Jahre...
Teilt man 31 Jahre durch 2 Stunden Programmlaufzeit sind das knapp 136.000 Waschvorgänge.

Zumindest anhand der Bilder würde ich sagen, der Inverter ist gar nicht so schlecht gebaut. Also nicht gleich auf die inkompetenten Entwickler schimpfen.

 

[-Zoli-]

Bezüglich die Miele:
Es schaut nicht so aus als ob der Kühlkörper entfernt worden wäre. Warscheinlicher ist für mich daß die Platine als kühlkörper verwendet wird. Kann gemacht werden. Da kommt man aber sicher zu viel höcheren Temperaturen als mit einem Kühlkörper. Ich würde eine viel bessere Konstruktion erwarten.

Erhitzung:
Laut Datenblatt der MC56f82xxx Prozessor, wenn ich mit der maximale Leustungsaufnahme von 1,5 Watt rechne kommen mehr 120 Celsius Kerntemperaturen aus mit 60 Celsius Aussentemperatur, auch mit vierschichtige Platine. (Es gibt aber zu viele unbekante Faktoren um es ganau rausfinden zu können.)
Warscheinlich ist der verbrauch aber wie gesagt weniger. Aber manchmal im Sommer oder mit ein wenig Überlastung kommen wir schon ganz nah zum Grenzbereich was mir nicht gefällt.
Und was noch schiefgehen kann: Die starke zyklische Aufwärmung kann die Lötstellen auch negativ beeinflussen, und am ende zu Mikrobrüche führen.
Jedenfalls bin ich jetzt beruhigt

Und wenn man die Wettbewerber anschaut, scheint dieser Inwerter tatsächlich besser gebaut zu sein, mindestens die Leistungstransistormodul hat genug kühlung. Das selbe Elektronik wird auch für die 9Kg Maschinen verwendet.

 

[Dev]

Es schaut nicht so aus als ob der Kühlkörper entfernt worden wäre. Warscheinlicher ist für mich daß die Platine als kühlkörper verwendet wird.

Ich vermute - wie oben geschrieben - eher, dass der Kühlkörper auf der Rückseite der Leiterkarte sitzt.
Man sieht es an den Schraubenköpfen im Leistungsteil. Der Rest der Platine ist nicht geschraubt, sondern nur ins Gehäuse geklipst. Daher sind die Schrauben vermutlich für den Kühlkörper auf der Rückseite.
Das wäre zumindest keine unübliche Lösung.

 

[-Zoli-]

Ich habe inzwischen ein Bild über die Miele Platine gefunden von hier:
https://www.eevblog.com/forum/repair/miele-w5873-edition-111/msg1867367/#msg1867367

Das Bild im Originalgröße im eevblog forum erhältlich. Leider zu groß um es hier aufladen zu können.
Es gibt tatsächlich Bohrungen für irgendwelche Kühlkörper auf der Rüzkseite was wieder nicht zu sehen ist. Aber ich hätte lieber die Mosfets oder IGT umgekehrt montiert und den Kühlblech direkt darauf befestigt wie sonst üblich. Wie tauscht man ein solches FET aus?
Interessant ist, daß der Wasserniveau Sensor direkt auf die Hauptplatine befestigt ist, und villeicht kein Gummimembran enthält wie üblich, sondern villeicht ein Mems Sensor dahinterstekt. Welche hat eine Längere LEbensdauer?

Du darfst hier keine Bilder einstellen, für welche Du keine Verwertungsrechte hast. Bitte lass' das in Zukunft!

 

[Dev]

Es gibt tatsächlich Bohrungen für irgendwelche Kühlkörper auf der Rüzkseite was wieder nicht zu sehen ist. Aber ich hätte lieber die Mosfets oder IGT umgekehrt montiert und den Kühlblech direkt darauf befestigt wie sonst üblich. Wie tauscht man ein solches FET aus?

Tatsächlich ist die Kühlung für die Bauteile teilweise besser, wenn der Kühlkörper auf der Rückseite ist.
Der Grund ist folgender: Gekühlt werden soll der Silizium-Chip im Inneren des Bauteils. Dieser ist auf einer massiven Kupferplatte thermisch gut befestigt (gelötet oder mit einem thermisch leitfähigen Epoxy geklebt). Dann wird schwarzer Epoxy-Verguss oder anderes Plastik drüber gespritzt. Plastik leitet Wärme vergleichsweise schlecht. Wenn Du also einen Kühlkörper oben auf das Bauteil packst, wird das Gehäuse des Bauteils außen zwar kalt, aber der Kern des Chips bleibt vergleichsweise heiß.
Wenn Du durch die Bodenplatte des ICs kühlst, hast Du einen super Wärmeübergang zum Silizium. Das Gehäuse des ICs kann dabei durchaus wärmer bleiben als bei der ersten Variante. Entscheidend ist aber die Temperatur des Siliziums. Deswegen gibt es für das gezeigte Package zum Beispiel auch solche Kühlkörper:

Der Kühlkörper hat keinen Kontakt zum Bauteil. Die Verbindung läuft vom Silizium in den Tab-Anschluss (Bodenplatte) des ICs in die Leiterkarte, über das Kupfer der Leiterkarte seitlich in den Kühlkörper. Und die Kühlung ist besser, als wenn ich einen normalen Kühlkörper oben drauf geklebt hätte.

Zur Frage des Tauschens der Bauteile: Es handelt sich um ein TO-252 Gehäuse (DPAK). Sowas lässt sich mit geeignetem Werkzeug recht leicht tauschen. Zuerst den Kühlkörper entfernen, sonst ist es hoffnungslos.
Dann das Bauteil und die umliegende Leiterkarte mit Heißluft erwärmen, bis das Zinn flüssig wird und das Bauteil mit einer Pinzette abheben. Anschließend mit einem Lötkolben und Entlötlitze die Pads reinigen, Lotpaste aus der Spritze aufbringen, ein neues Bauteil auflegen und mit Heißluft solange erwärmen, bis das Zinn flüssig wird.
Je nach Größe der Leiterkarte, Anzahl der Kupferlagen und Dicke der Kupferlagen kann das durchaus zwei Minuten dauern, bis das Zinn flüssig wird, wenn man mit ~350°C heißer Luft arbeitet. Das ist aber ok und schädigt die Bauteile nicht.
Umliegende empfindliche Bauteile kann man mit Alufolie gegen die Heißluft abschirmen, falls es welche in der unmittelbaren Umgebung gibt.

Man kann sie auch mit einem Lötkolben tauschen, aber das ist fummelig und mehr thermischer Stress für die Leiterkarte, weil man immer abwechselnd das große Pad und die beiden kleinen Pads erhitzen muss und dabei am Bauteil zieht. Da kann man schnell was kaputt machen.
Einlöten kann man sie aber auch per Lötkolben. Es ist aber nicht garantiert, dass das Lot vollflächig unter das Bauteil fließt, was die Kühlung verschlechtern kann. Deswegen lieber mit Heißluft arbeiten.

 

[-Zoli-]

Hallo Dev,
danke für deinen ausführlichen Beitrag!
Aber du hast mich falsch verstanden. Mit den umgekehr montiert meinte ich nicht, den Kühlkörper einfach auf die Plastikseite zu montieren, sondern den Bauteil mit Metallseite oben auf die Leiterplatte zu montieren(Bauch oben), und dann das Kühlkörper auf diese Seite mittels Kühlpaste zu befestigen. Da ist einerseits die Kühlung besser, anderseits ist es nicht so kompliziert auszutauschen.

Hier, ein Gemälde von mir:

Geht auch nicht.

Schön zu wissen daß während Großfimen im Internet mehr und mehr dürfen, und machen, dürfen normale menschen immer weniger.

Für die Nachwelt:
Also auf das Bild war zu sehen daß die Mosfets auf die Leiterplatte selbst gelötet sind(also nicht nur die Beine), in einer weise, wo die Metallene flache seite auf die Leiterplatte gelötet wurde. Mit Bohrungen inzwischen die Bauelemente.
Die Mosfets sind als einzelne Bauelemente zu sehen, und links davon war der Drucksensor zu finden auf einem Chipteil. Die vier Dioden der Inverter sind ebenfalls flach auf die Leiterplatte gelötet. War ein recht interessantes Bild es lohnt sich anzusschauen bevor es verschwindet.

Und ja, af das erste bild war scheinbar doch der Inverterplatine zu sehen was scheinbar ein Teil mit der Hauptplatine ist.

Darf man noch erzählen was man gesehen hat?

 

[Dirk]

@Zoli: Diese Warnung erstelle ich exakt ein Mal: solltest Du nochmal versuchen, Fotos, auf welche Du weder ein Verwertungs- noch ein Urheberrecht hast, hier einzustellen (egal ob original oder modifiziert), so wirst Du ohne weitere Ankündigung sofort und dauerhaft gesperrt!

Da Du es nicht begreifen willst, nochmal gerne eine Erläuterung:
Fotos, zu denen Du weder das Verwertungs- noch das Urheberrecht vorweisen kannst, darfst Du in Deutschland nicht verbreiten. Machst Du das doch, so wird im Zweifel der Forum-Betreiber in Haftung genommen. Dies ist somit die letzte Warnung und Erklärung!
Das hat auch nichts mit "Großfirmen" zu tun, das war schon immer so und schützt jeden Urheber.
Du kannst nicht einfach Bilder aus einem fremden Forum von einer fremden Person klauen und hier einstellen!

 

[-Zoli-]

Der Garantie ist jetzt seit Monaten abgelaufen, und unsere Waschmaschine funkzioniert immer noch!
Entweder kann man im nächsten Serie noch viel mehr Sachen "optimieren", oder wegen der bösen Testmagazin muß der mindestens 1800 (Nicht 2000!) Wäschecyklus aushalten. Misst...

Aber jetzt, als wegen den ruhigen Corona zeiten man endlich Zeit hat sich auch mit wichtige Sachen zu beschäftigen, habe ich weitere interessante Beobachtungen gemacht:
(Für Leute die ähnlich wie ich richtige Abenteuer suchen, habe ich ein wahnsinnig faszinierendes Youtube-Kanal gefunden: https://www.youtube.com/user/whichwasher2007/videos?disable_polymer=1 Ich habe die meissten Fehrnsehfilme heutzutage schon sowieso zu langweilig gefunden, und somit ist ein neue Era in meinem Leben angefangen. )


Also wenn das Gerät mitten im Program pausiert wird, und sogar so lange, daß der Umrichtermodul vom Hauptsteuerung aus abgeschaltet wird- weil es nicht absofort passiert, aber aus der Stromaufnahme nachverfolgt werden kann wenn man die Stromaufnahme der verschieden Komponente schon kennt. Also dann, nach dem wiedereinschalten, als der Trommel erst anfängt zu drehen, es erst deutlich mehr Strom aufnimmt, als danach.
Das ist kein Zufall, hängt nicht vom Beladung ab. Ohne Kleider sieht es so aus:
Erste Drehung - Stromaufnahme 75 Watt. Alle andere schon 40-45. Mit kleider kann man es nicht so gut ausmessen, wegen der Zufälligkeitsfaktor.

Was also hier passiert, ist, daß das Motorsteuerungsmodul beim ersten Andrehen die Steuerungsparameter der Vektorsteuerung an das Motor anpasst, und diese dann speichert, und dann mit den Optimierten Parameter weiterläuft, bis der Speicher gelöscht wird.

Frage is hier, ob es eine begrenzte Optimierung für eine angenommene Asynchron Motor ist, oder ich könnte villeicht auch einen PM Motor anschließen, und die Steuerung es auch erkennen würde?
Ich habe keine Erwähnung diese Eigenschaften im Doku der Steuerungsmodul gefunden.

Da die Frühere Electrolux MAschinen -mit übrigens einen anderen Inverter- früher die Trommeldrehung dafür benutzt haben, die Wäschemenge abzuschätzen- damals noch mit mehrere Trommeldrehung-, und die selbe hoche Stromaufnahme beim ersten "Abschätzungsdrehung" hier zu beobachten ist, kann auch sein, daß im ersten Drehung all die Parameter dazu ausgelegt sind, die Wäschemenge abzuschätzen.
Hat villeich jmnd. mehr erfhrung mit diese MC56F82 Serie?

Übrigens immer wenn ein Programm gestartet wird, hört man einen interessanten Klaxen, vom Motor oder vom Inverter (Keine Relais) womit entweder der Motorentyp, Steuerungsmodell, oder Rotorposition, etc erkundet wird. Die selbe klaxen kann mann manchmal auch hören, wenn die dynamische Verhältnisse im Trommel ein wenig Rau sind.
Ich würde jetzt für eine 3 Kanälen Netzwerk Analizator - oder wie es heißt- wahnsinnig freuen.




Grundsätzlich nervt mich bei unsere Waschmaschine, daß man immer damit Wäsche waschen soll, um herumspielen zu können, und das braucht viel Zeit um zusammenzusammeln, anderseit, würde ich mich einen eingebuten Oszilloskop, oder Netzanalisator wünschen , damit die verschiedene Steuerungsmethode der Umrichter immer ruhig angeschaut werdenn können, ohne das Gerät dafür immer Zerlegen zu müssen.
Ich hoffe daß bald ein Hersteller mit Gamer-Waschmaschinen auskommen wird!