大功率無感厚膜電阻在變頻器中散熱方式選擇

 

    現(xiàn)在，變頻器設(shè)備常用的散熱技能有：天然空氣散熱、強(qiáng)制風(fēng)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(jù)工程現(xiàn)場實(shí)際需求，研制規(guī)劃人員能夠挑選相應(yīng)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(yùn)用任何外部輔佐能量的狀況下，完成變頻器發(fā)熱器材向周圍環(huán)境散熱到達(dá)溫度操控的意圖。一般包括導(dǎo)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，對溫度操控要求不高、器材發(fā)熱的暖流密度不大的低功耗器材和部件，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(shí)散熱器的熱阻往往大于功率模塊的內(nèi)部熱阻。

 

    2.2強(qiáng)制風(fēng)冷散熱

 

    風(fēng)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，擔(dān)任將熱源宣布的熱量引出；電扇則用來給散熱器強(qiáng)制對流冷卻降溫。其冷卻效果與運(yùn)用的散熱器的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)?，F(xiàn)在有關(guān)研討首要會集在散熱器的散熱特性及結(jié)構(gòu)、資料的優(yōu)化上。影響強(qiáng)制對流冷卻效果的另一個(gè)參數(shù)是風(fēng)速，風(fēng)速越大， 散熱器的熱阻越小，但活動阻力越大，恰當(dāng)進(jìn)步風(fēng)速有利于熱阻的下降，但風(fēng)速超過一定數(shù)值之后再進(jìn)步已無多大含義 。

 

    該散熱辦法首要運(yùn)用于沒有特別要求及一般功率等級的體系。因?yàn)榫哂薪Y(jié)構(gòu)簡略、價(jià)格低價(jià)、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(shù)有時(shí)間約束。選用此種散熱辦法要求通風(fēng)條件杰出，關(guān)于置于密閉的殼體內(nèi)的變頻器不適用。

 

    2.3 水冷散熱

 

    盡管風(fēng)冷散熱器本錢低價(jià)，但遭到散熱才能的約束，跟著暖流密度不斷進(jìn)步，具有更大散熱才能的水冷設(shè)備將得到越來越廣泛的運(yùn)用。依據(jù)文獻(xiàn)，氣體強(qiáng)制對流換熱系數(shù)的大致規(guī)模為20~100w/(m2·℃)，水強(qiáng)制對流的換熱系數(shù)高達(dá)15000w/(m2·℃)，是氣體強(qiáng)制對流換熱系數(shù)的百倍以上。

 

    現(xiàn)在，許多變頻器設(shè)備都是用水冷設(shè)備作為散熱體系。水冷散熱體系是一個(gè)密閉的液體循環(huán)設(shè)備，如圖2所示，經(jīng)過泵發(fā)生的動力，推進(jìn)密閉體系中的液體循環(huán)，將吸熱盒吸收的芯片發(fā)生的熱量，經(jīng)過液體的循環(huán)，帶到面積更大的散熱設(shè)備，進(jìn)行散熱。冷卻后的液體再次回流到吸熱設(shè)備，如此循環(huán)往復(fù)。別的還有一種水冷散熱辦法是經(jīng)過不斷彌補(bǔ)新的冷卻水進(jìn)行設(shè)備的冷卻，將吸收了熱量的水直接排出設(shè)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(fā)生振蕩，噪聲也相對較小。其缺陷是價(jià)格比較貴重，并且水在密閉狀態(tài)下容易發(fā)生結(jié)垢、蛻變，在運(yùn)用過程中還要徹底根絕漏水、斷水等狀況的發(fā)生。一起該體系在運(yùn)用過程中因?yàn)樗幕顒訒纬呻娮釉車姶艌龅囊恍┳兓?，可能會影響到體系的穩(wěn)定性。

 

    2.4 熱管散熱

 

    熱管是一種傳熱性極好的人工構(gòu)件，它使用“相變”傳熱的原理，與一般金屬資料實(shí)體資料和天然傳熱辦法徹底不同。熱管的結(jié)構(gòu)是靈活多樣的，相互之間差別很大，典型的熱管如圖3所示，由管殼、吸液芯、作業(yè)介質(zhì)等組成。將管內(nèi)氣體抽出部分，變?yōu)槎ㄖ档呢?fù)壓后充以適量的作業(yè)液體，使緊貼管內(nèi)壁的吸液芯毛細(xì)多孔資猜中充溢液體后加以密封。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(zhì)從蒸騰段吸收熱源發(fā)生的熱量汽化后，在細(xì)小的壓差效果下，敏捷流向冷凝段，經(jīng)過向冷源放出潛熱而凝聚成液體，凝聚液再在吸液芯毛細(xì)抽吸力的效果下從冷凝段流回蒸騰段。如此循環(huán)往復(fù)，不斷將熱量自蒸騰段傳遞向冷凝段。熱管最大的長處是能在溫差很小的狀況下傳遞很多熱量，其相對導(dǎo)熱率是銅的幾百倍，被稱為“近超導(dǎo)熱體” 。