變頻器散熱片-

1、變頻器散熱片1 引言變頻器作為一種變流器在運行過程中要產(chǎn)生一定的功耗。由于使用器件不同,控制方式不同,不同品牌,不同規(guī)格的變頻器所產(chǎn)生的功耗也不盡相同。資料表明變頻器的功耗一般為其容量的45%。其中逆變部分約占50%,整流及直流回路約40%,控制及保護電路為515%。10法則表明當器件溫度降低10,器件的可靠性增長一倍?？梢娙绾翁幚碜冾l器的散熱,降低溫升,提高器件的可靠性,從而延長設備的使用壽命,更好的服務于社會是多么重要。字串72 散熱方式的分類變頻器的散熱分為以下幾種:自然散熱,強迫風冷,水冷。2.1自然散熱對于小容量的變頻器一般選用自然散熱方式,其使用環(huán)境應通風良好,無易附著粉塵及飄浮物

2、。此類變頻器的拖動對象多為家用空調(diào)、數(shù)控機床之類,功率很小,使用環(huán)境比較優(yōu)良。另外一種使用自然散熱方式的變頻器容量并不一定小,那就是防爆變頻器。對于此類變頻器小容量可以選用一般類型的散熱器即可,要求散熱面積在允許的范圍內(nèi)盡可能的大一些,散熱肋片間距小一些,盡可能的增加熱輻射面積。對于大容量的防爆變頻器,如使用自然散熱方式建議使用熱管散熱器。熱管散熱器是近年來新興的一種散熱器,它是熱管技術(shù)與散熱器技術(shù)結(jié)合的一種產(chǎn)品,它的散熱效率極高,可以將防爆變頻器的容量做的比較大,可達幾百kVA。這種散熱器相對普通散熱器,所不同之處就是體積相對大,成本高。這種散熱方式與水冷方式(后面將論述相比較還是有優(yōu)勢的:

3、水冷要用水冷器件,水冷散熱器以及必不可少的水循環(huán)系統(tǒng)等等,其成本比使用熱管散熱器散熱高。業(yè)界反映熱管散熱器性能好,值得推廣。2.2 強迫風冷強迫風冷是普遍采用的一種散熱方式。隨著半導體器件的發(fā)展,半導體器件散熱器也得到了飛速的發(fā)展,趨向標準化,系列化,通用化;而新產(chǎn)品則向低熱阻,多功能,體積小,重量輕,適用于自動化生產(chǎn)與安裝等方向發(fā)展。世界幾大散熱器生產(chǎn)商,產(chǎn)品多達上千個系列,并全部經(jīng)過測試,提供了使用功率與散熱器熱阻曲線,為用戶準確選用提供了方便。同時散熱風機的發(fā)展也相當快,呈現(xiàn)出體積小,長受命,低噪聲,低功耗,大風量,高防護的特點。如DELTA CPU風扇體積只有25mm×25m

4、m×10mm;日本SANYO長壽命風機可達200000h,防護等級可達IPX5; 更有德國ebm大風量軸流風機,排風量高達5700m3/h。這些因素為設計者提供了非常廣闊的選擇空間。強迫風冷正是由于使用的器件(風機、散熱器選擇比較容易,成本不是太高, 變頻器的容量可以做到從幾十到幾百kVA,甚至更高(采取單元并聯(lián)方式才被廣為采用。2.3 水冷水冷是工業(yè)冷卻較常用的一種方式。針對變頻器這種設備選用該方式散熱的很少,因為它的成本高,體積大,再由于通用變頻器的容量在幾kVA到近百kVA,容量不是很大,很難將性價比做到讓用戶接受的程度,只有在特殊場合(如需要防爆以及容量特別大的變頻器才采用這

5、種方式。字串92.4 小結(jié)無論采用哪種散熱方式,都應根據(jù)變頻器的容量,確定它的功耗,選擇適當?shù)娘L機,以及適當?shù)纳崞?達到優(yōu)良的性價比,同時也應將變頻器所使用的環(huán)境因素充分考慮到。針對環(huán)境比較惡劣(高溫,高濕,煤礦,油田,海上平臺的情況,必須采取相應的措施,確保變頻器正?？煽康倪\行。從變頻器本身,應盡可能的避免不利因素的影響,例如針對灰塵、風沙的影響可以進行密封處理,只有散熱器風道與外界空氣接觸,避免了對變頻器內(nèi)部的影響;針對鹽霧,潮濕等可以對變頻器各部件進行絕緣噴涂處理;野外作業(yè)用變頻器要加防護,做到防雨,防曬,防霧,防塵;對于高溫高濕環(huán)境可以增加空調(diào)等設備進行降溫除濕,給變頻器一個良好的環(huán)

6、境,確保變頻器可靠運行。3 散熱器散熱效果及選用原則的討論資料表明,散熱器表面經(jīng)電泳涂漆發(fā)黑或陽極氧化發(fā)黑后,其散熱量在自然冷卻情況下可提高1015%,在強迫風冷情況下可提高2030%,電泳涂漆后表面耐壓可達500V800V。所以在選擇散熱器及制定加工工藝時,對散熱器進行上述工藝處理會大大提高本身的散熱能力,還可以增強絕緣性,降低了因安裝不當造成的爬電距離過小,電氣間隙不夠等帶來的不利影響。散熱效果優(yōu)劣與安裝工藝有密切關系,安裝時盡量增大功率模塊與散熱器的接觸面積降低熱阻,提高傳熱效果。在功率器件與散熱器之間涂一層薄薄的導熱硅脂可以降低熱阻2530%。如需要在功率器件與散熱器之間加絕緣或加墊塊

7、來方便安裝,建議使用低熱阻材料:薄云母,聚酯薄膜或紫銅塊,鋁塊。合理安排器件在散熱器上的位置,單件安裝時應使器件位于散熱器基面中心位置,多件安裝時應均勻分布。緊固器件時需保證扭力一致。安裝完畢后不宜對器件及散熱器再進行機械加工,否則會產(chǎn)生應力,增加熱阻。單面肋片式散熱器,適于在設備外部作自然風冷,即利于功率器件的通風又可降低機內(nèi)溫度。自然風冷時,應使散熱器的斷面平行于水平面的方向;強迫風冷時,應使氣流的流向平行于散熱器的肋片方向。根據(jù)半導體器件的功耗選擇散熱器,可參考式(1:Q = (Tj - Ta÷(Rjc + Rcs + Rsa (1式(1中: Q耗散功率WTj結(jié)點(P-N溫度T

8、a環(huán)境空氣溫度Rjc由結(jié)點至管殼熱阻/WRcs由管殼至散熱器熱阻/WRsa由散熱器表面至環(huán)境空氣熱阻/W在多數(shù)情況下,除由散熱器表面至空氣最大熱阻Rsa以外,所有上述參數(shù)均為已知或者可以得到,因此該參數(shù)即為選擇散熱器的基礎。式(1為一基本公式,可適用于自冷或強冷。在用于強迫風冷式散熱器選擇的資料中多介紹Rsa; 但對于自冷式Tsa(散熱器與空氣溫差則更為常見。由式(1可得到如下簡化結(jié)果:Tsa = (Tj-Ta-Q(Rjc+Rcs (2該式已不出現(xiàn)Rsa與Q乘積,而是允許得到最大值Tsa,因而得到能與常見自冷式圖形資料進行直接比較的參數(shù)。利用式(1通過下面的例子來說明如何為一只半導體器件選擇散

9、熱器。某一只半導體器件其管芯結(jié)溫在運行時不得超過125(TJ,在環(huán)境溫度為50(TA時的功耗為10W(Q,制造商提供的該器件的Rjc為1.5/W,Rcs可按0.09/W計算,通過式(1得到Rsa的表達式: 字串6Rsa=(Tj-Ta÷Q-(Rjc+Rcs (3將已知數(shù)代入式(3 Rsa=(125-50÷10-(1.5+0.09Rsa=5.9/W這就是可用的 Rsa 最大值，如散熱器可提供 Rsa 較小值即可接受， 因為最終的管芯結(jié)溫將小于 125規(guī)定值。利用 Rsa 值可以選擇各 種散熱器并了解相應的特性。 4 選擇風機的一點經(jīng)驗 根據(jù)變頻器功耗可選擇適當?shù)娘L機為其散熱。根

10、據(jù)經(jīng)驗每排出 1kW 功耗產(chǎn)生的熱量, 需要風機的排風量為 360m3/h， 而變頻器的功耗為 其容量的 45%，這里我們按 5%計算，可以得到變頻器適配風機與 其容量的關系: 風機的排風量(m3/h=變頻器容量×5%×360m3/h/kW 我們可根據(jù)上面的經(jīng)驗公式為 JD-BP32-90J 的變頻器選擇風機，該 變頻器容量為 90kW 風機的排風量(m3/h=90kW×5%×360m3/h/kW 風機的排風量=1620m3/h 根據(jù)此排風量選擇風機，通過資料我們選用德國 ebm 風機,型號為 w2e250-cl06-01,其排風量為 1730m3/h，這個值大于我們的計算值, 可以選用，實踐證明也是可行的。 5 結(jié)束語 事實表明處理好變頻器的散熱不僅要求設計者從變頻器本身