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隔爆型变频器散热器的优劣性选择
2013-05-08       manager    浏览:1480    0  

在选择企业工业散热器的时候首要注意的就是这款散热器的材质,他的传导性是否能够达到企业在生产工作中的需求。恰恰是这一因素极大的影响着散热器的整体性能和寿命。

金属之所以成为当今散热片的唯一选择,是因为相比其他固体材料,金属具备热传导性较好,延展性强,高温下相对稳定等优点。由于igbt和整流管是高密度发热体,这就意味着散热片必须有足够的瞬时吸热能力,尽可能迅速地吸收其热量。所以散热片所选材质不仅与其体积重量直接挂钩,而且会影响散热性能,加工工艺以及生产成本是散热片的重要设计环节。对于金属来说,热传导系数和比热是选择作为散热材料的重要依据。

通过金属传导系数的对比选择材质

热传导系数代表了金属对热的传导能力,单位为w/mk,数值越大,热传导性就越强,即热传导速度越快,铜的传导系数约为铝的1.8倍,能迅速带走热量,而银的导热系数虽然高于铜控制工程网版权所有,但其成本昂贵,生产不现实。

再从比热上看,比热是金属的一个固有特性,即1kg该类金属温度升高1℃所吸收的热量,铝的比热似乎远远高于铜更能满足储热片和吸热底部的要求,不过,铜的密度是铝的3.3倍,即在体积相同的情况下,铜散热片的重量是铝散热片的3.3倍,所以相同体积的铜散热片能比铝散热片多吸收40%的热量,具备更大的储热能力。铜材质散热底板成为现在变频器散热器的主要材料。

散热设计的注意事项

根据发热体的功率,为了能够迅速散出散热片底部所储存的热量,就必须将热传导至鳍片的每个部分,以增大热变换面积,吸热底部与鳍片间的导热能力取决于结合方式和连接面积,对于空气冷却方式,可以在散热板上多加鳍片增大散热交换面积就可以。对于大容量、大功率的变频器来说,就应采用更好的散热方式-热管。热管散热器是采用水或其他热流体为冷却介质,密封在具有毛细结构的铜管内的沸腾散热管。功率器件产生的热量通过散热器传导给流体,流体汽化后扩散至整个铜管,以散热片散热冷却成液体后流到吸热面。热管的传热速度是铜的10倍,所以热管散热器具有传热能力强,均温能力优良,热密度可变,无外加设备,工作可靠,结构简单,重量轻,不用维护等优点。根据变频器发热功率的大小合理选择热管的尺寸时,也要有些注意事项。热管散热器的鳍片主要为铝片,在煤矿井下,铝为限用材质,为了防止碰撞摩擦火花引起的煤矿安全问题以及防止煤块或其他物件杂坏散热器,影响散热效果,散热器要具有防护装置,防护罩的设计要充分考虑到散热器的热量与冷却介质的交换能力。同时可以安装防爆风扇,强迫风冷散热控制工程网版权所有,增强散热效果。

运用水冷方式实现冷却

对于使用现场有可靠的清洁水的情况,可以使用水冷方式,由于水的比热容较大,可以将散热板上的热量迅速吸收,通过循环或排出热水,使之达到冷却效果,所以水冷变频器可以在防爆腔体较小的情况下,使用大功率变频器,这就解决了煤矿下限于体积的要求,但同时要求使用现场能够提供清洁的水源,对于采煤机和掘进机来说,要用到水雾化降尘处理,可以先将水冷却变频器部分后去除尘,充分利用资源,对于皮带机专用变频器来说,如附近有水源,也可使用水冷方式。

目前为止,通用水冷方式隔爆型变频器,主要是将大功率元器件安放在光滑的铝板或铜板上,铝板或铜板再嵌入防爆外壳的内腔上,通过外壳中布置的水道把热量带走,由于材料和加工工艺,热量很难迅速传出,对于中小型的变频器来说,热量不会产生迅速凝聚,但功率在200kw以上的变频器就很容易出现散热板温度局部过高导致故障频出。为此,可以将大功率元器件安放在铝板或铜板上,将水直接引入铝板或铜板中间的水道中,这种方式可以要求散热板完全处于防爆腔体中,或半镶嵌在隔爆外壳上,这两种方式对于防爆方面的要求是不同的,可以根据实际生产和使用环境来设计。用到水冷方式散热,一定要考虑到冷却回路(水道)的压力要求,设置合理的水道压力和流量,对于变频器的正常运行和防爆要求都是很重要的。同时设计初期就要考虑到水冷变频器隔爆腔体里的冷凝现象,这种现象对于大量功率元件和电子线路板是致命的。在现场使用中出现很多次由于冷凝现象使得变频器出现故障,停止工作的情况。所以为防止凝露的产生,水冷变频器内腔一般需用加热元件,在变频器停不使用时,维持变频器的内腔温度。但使用加热元件需仔细核实功率和维持温度的关系,防止隔爆外壳局部温度过高。

当我们明白了隔爆型变频器的散热器的原理时候就方便我们如何去选择,根据企业的需求和用处来进行甄选不同款的散热器,最终达到企业的应用目的,实现企业在生产运作中的安全性,最大限度的降低事故发生率,达到安全生产的目标与选择不同类型散热器是密不可分的。

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