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變頻器散熱技術的發展現狀
作者:日期:2018-10-24
   變頻器在作業過程中,因主回路中功率器材損耗而發生熱量,然后影響電子設備的正常運轉,若變頻器體系的散熱才能不強顺发彩票平台注册,則功率的耗散就會形成電力電子器材內部芯片有源區溫度上升及其結溫升高。電力電子器材的失功率與其結溫成指數聯系[1],即其功能跟著結溫升高而下降。器材的作業溫度每升高10℃,其失功率增加1倍[2]。因而,跟著中大功率變頻器得到越來越廣泛的運用,為了進步其作業功能和可靠性,在變頻器體系中采納合理的外部散熱辦法,顯得十分必要和火急。
 
    現在,變頻器設備常用的散熱技能有:天然空氣散熱、強制風冷、水冷和熱管等,本文論述這幾種常用散熱技能的原理和特色,依據工程現場實際需求,研制規劃人員能夠挑選相應的散熱技能。
 
  2 常見散熱辦法
 
    2.1空氣天然散熱
 
    低壓變頻器空氣天然散熱辦法是指不運用任何外部輔佐能量的狀況下,完成變頻器發熱器材向周圍環境散熱到達溫度操控的意圖。一般包括導熱、對流和輻射三種首要傳熱辦法,其間對流以天然對流辦法為主?諝馓烊簧徂k法往往適用于功耗低于50w顺发彩票平台注册,對溫度操控要求不高顺发彩票平台注册、器材發熱的暖流密度不大的低功耗器材和部件顺发彩票平台注册,以及密封或密布拼裝的器材不宜(或不需求)選用其它冷卻技能的狀況下。別的,選用此種散熱辦法的變頻器需求加大散熱器的體積和面積來完成天然冷卻。此種散熱辦法的缺陷是:自在對流時散熱器的熱阻往往大于功率模塊的內部熱阻。
 
    2.2強制風冷散熱
 
    風冷散熱器分為翅片散熱片和電扇兩部分。翅片散熱器是與熱源直接觸摸的部分如圖1所示顺发彩票平台注册,擔任將熱源宣布的熱量引出;電扇則用來給散熱器強制對流冷卻降溫。其冷卻效果與運用的散熱器的結構密切相關,F在有關研討首要會集在散熱器的散熱特性及結構、資料的優化上。影響強制對流冷卻效果的另一個參數是風速,風速越大, 散熱器的熱阻越小,但活動阻力越大,恰當進步風速有利于熱阻的下降,但風速超過一定數值之后再進步已無多大含義[3] 。
 
    該散熱辦法首要運用于沒有特別要求及一般功率等級的體系。因為具有結構簡略、價格低價、安全可靠等長處,而成為最常用的散熱辦法之一;其缺陷則是:不能將體系溫度降至室溫以下;且因電扇的滾動而存在噪音大且一起電扇的壽數有時間約束。選用此種散熱辦法要求通風條件杰出,關于置于密閉的殼體內的變頻器不適用。
 
    2.3 水冷散熱
 
    盡管風冷散熱器本錢低價顺发彩票平台注册,但遭到散熱才能的約束,跟著暖流密度不斷進步,具有更大散熱才能的水冷設備將得到越來越廣泛的運用顺发彩票平台注册。依據文獻[4],氣體強制對流換熱系數的大致規模為20~100w/(m2·℃),水強制對流的換熱系數高達15000w/(m2·℃)顺发彩票平台注册,是氣體強制對流換熱系數的百倍以上。
 
    現在,許多變頻器設備都是用水冷設備作為散熱體系顺发彩票平台注册。水冷散熱體系是一個密閉的液體循環設備,如圖2所示,經過泵發生的動力,推進密閉體系中的液體循環,將吸熱盒吸收的芯片發生的熱量顺发彩票平台注册,經過液體的循環,帶到面積更大的散熱設備,進行散熱。冷卻后的液體再次回流到吸熱設備顺发彩票平台注册,如此循環往復。別的還有一種水冷散熱辦法是經過不斷彌補新的冷卻水進行設備的冷卻,將吸收了熱量的水直接排出設備,可是這種水冷辦法耗水量大只適用于一些特別的場合,所以一般用前一種水冷辦法。因水冷體系沒有電扇,所以不會發生振蕩,噪聲也相對較小顺发彩票平台注册。其缺陷是價格比較貴重,并且水在密閉狀態下容易發生結垢顺发彩票平台注册顺发彩票平台注册、蛻變,在運用過程中還要徹底根絕漏水、斷水等狀況的發生顺发彩票平台注册。一起該體系在運用過程中因為水的活動會形成電子元件周圍電磁場的一些變化,可能會影響到體系的穩定性。
 
    2.4 熱管散熱
 
    熱管是一種傳熱性極好的人工構件,它使用“相變”傳熱的原理,與一般金屬資料實體資料和天然傳熱辦法徹底不同。熱管的結構是靈活多樣的,相互之間差別很大顺发彩票平台注册,典型的熱管如圖3所示,由管殼、吸液芯、作業介質等組成顺发彩票平台注册。將管內氣體抽出部分,變為定值的負壓后充以適量的作業液體,使緊貼管內壁的吸液芯毛細多孔資猜中充溢液體后加以密封顺发彩票平台注册。管的一端為蒸騰段(加熱段),另一端為冷凝段(冷卻段),兩段中間安置絕熱段。液體介質從蒸騰段吸收熱源發生的熱量汽化后,在細小的壓差效果下顺发彩票平台注册,敏捷流向冷凝段,經過向冷源放出潛熱而凝聚成液體,凝聚液再在吸液芯毛細抽吸力的效果下從冷凝段流回蒸騰段。如此循環往復,不斷將熱量自蒸騰段傳遞向冷凝段顺发彩票平台注册。熱管最大的長處是能在溫差很小的狀況下傳遞很多熱量顺发彩票平台注册,其相對導熱率是銅的幾百倍,被稱為“近超導熱體” [5]。
 
 3 結束語
 
    本文比照剖析了變頻器的空氣天然散熱顺发彩票平台注册、強制風冷散熱、水冷散熱和
 
    熱管散熱的原理和特色,工程規劃人員能夠依據體系特色和實際需求進行體系散熱辦法的挑選顺发彩票平台注册,不必局限于一種散熱辦法,在特別狀況下能夠選用兩種或許更多種散熱辦法一起運用。
 

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