在選擇企業(yè)工業(yè)散熱器的時(shí)候首要注意的就是這款散熱器的材質(zhì),他的傳導(dǎo)性是否能夠達(dá)到企業(yè)在生產(chǎn)工作中的需求。恰恰是這一因素極大的影響著散熱器的整體性能和壽命。
金屬之所以成為當(dāng)今散熱片的唯一選擇,是因?yàn)橄啾绕渌腆w材料,金屬具備熱傳導(dǎo)性較好,延展性強(qiáng),高溫下相對(duì)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。由于igbt和整流管是高密度發(fā)熱體,這就意味著散熱片必須有足夠的瞬時(shí)吸熱能力,盡可能迅速地吸收其熱量。所以散熱片所選材質(zhì)不僅與其體積重量直接掛鉤,而且會(huì)影響散熱性能,加工工藝以及生產(chǎn)成本是散熱片的重要設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)。對(duì)于金屬來(lái)說(shuō),熱傳導(dǎo)系數(shù)和比熱是選擇作為散熱材料的重要依據(jù)。
通過(guò)金屬傳導(dǎo)系數(shù)的對(duì)比選擇材質(zhì)
熱傳導(dǎo)系數(shù)代表了金屬對(duì)熱的傳導(dǎo)能力,單位為w/mk,數(shù)值越大,熱傳導(dǎo)性就越強(qiáng),即熱傳導(dǎo)速度越快,銅的傳導(dǎo)系數(shù)約為鋁的1.8倍,能迅速帶走熱量,而銀的導(dǎo)熱系數(shù)雖然高于銅控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,但其成本昂貴,生產(chǎn)不現(xiàn)實(shí)。
再?gòu)谋葻嵘峡矗葻崾墙饘俚囊粋(gè)固有特性,即1kg該類金屬溫度升高1℃所吸收的熱量,鋁的比熱似乎遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于銅更能滿足儲(chǔ)熱片和吸熱底部的要求,不過(guò),銅的密度是鋁的3.3倍,即在體積相同的情況下,銅散熱片的重量是鋁散熱片的3.3倍,所以相同體積的銅散熱片能比鋁散熱片多吸收40%的熱量,具備更大的儲(chǔ)熱能力。銅材質(zhì)散熱底板成為現(xiàn)在變頻器散熱器的主要材料。
散熱設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng)
根據(jù)發(fā)熱體的功率,為了能夠迅速散出散熱片底部所儲(chǔ)存的熱量,就必須將熱傳導(dǎo)至鰭片的每個(gè)部分,以增大熱變換面積,吸熱底部與鰭片間的導(dǎo)熱能力取決于結(jié)合方式和連接面積,對(duì)于空氣冷卻方式,可以在散熱板上多加鰭片增大散熱交換面積就可以。
對(duì)于大容量、大功率的變頻器來(lái)說(shuō),就應(yīng)采用更好的散熱方式-熱管。熱管散熱器是采用水或其他熱流體為冷卻介質(zhì),密封在具有毛細(xì)結(jié)構(gòu)的銅管內(nèi)的沸騰散熱管。功率器件產(chǎn)生的熱量通過(guò)散熱器傳導(dǎo)給流體,流體汽化后擴(kuò)散至整個(gè)銅管,以散熱片散熱冷卻成液體后流到吸熱面。熱管的傳熱速度是銅的10倍,所以熱管散熱器具有傳熱能力強(qiáng),均溫能力優(yōu)良,熱密度可變,無(wú)外加設(shè)備,工作可靠,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,重量輕,不用維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)變頻器發(fā)熱功率的大小合理選擇熱管的尺寸時(shí),也要有些注意事項(xiàng)。
熱管散熱器的鰭片主要為鋁片,在煤礦井下,鋁為限用材質(zhì),為了防止碰撞摩擦火花引起的煤礦安全問(wèn)題以及防止煤塊或其他物件雜壞散熱器,影響散熱效果,散熱器要具有防護(hù)裝置,防護(hù)罩的設(shè)計(jì)要充分考慮到散熱器的熱量與冷卻介質(zhì)的交換能力。同時(shí)可以安裝防爆風(fēng)扇,強(qiáng)迫風(fēng)冷散熱控制工程網(wǎng)版權(quán)所有,增強(qiáng)散熱效果。
運(yùn)用水冷方式實(shí)現(xiàn)冷卻
對(duì)于使用現(xiàn)場(chǎng)有可靠的清潔水的情況,可以使用水冷方式,由于水的比熱容較大,可以將散熱板上的熱量迅速吸收,通過(guò)循環(huán)或排出熱水,使之達(dá)到冷卻效果,所以水冷變頻器可以在防爆腔體較小的情況下,使用大功率變頻器,這就解決了煤礦下限于體積的要求,但同時(shí)要求使用現(xiàn)場(chǎng)能夠提供清潔的水源,對(duì)于采煤機(jī)和掘進(jìn)機(jī)來(lái)說(shuō),要用到水霧化降塵處理,可以先將水冷卻變頻器部分后去除塵,充分利用資源,對(duì)于皮帶機(jī)專用變頻器來(lái)說(shuō),如附近有水源,也可使用水冷方式。
目前為止,通用水冷方式隔爆型變頻器,主要是將大功率元器件安放在光滑的鋁板或銅板上,鋁板或銅板再嵌入防爆外殼的內(nèi)腔上,通過(guò)外殼中布置的水道把熱量帶走,由于材料和加工工藝,熱量很難迅速傳出,對(duì)于中小型的變頻器來(lái)說(shuō),熱量不會(huì)產(chǎn)生迅速凝聚,但功率在200kw以上的變頻器就很容易出現(xiàn)散熱板溫度局部過(guò)高導(dǎo)致故障頻出。
為此,可以將大功率元器件安放在鋁板或銅板上,將水直接引入鋁板或銅板中間的水道中,這種方式可以要求散熱板完全處于防爆腔體中,或半鑲嵌在隔爆外殼上,這兩種方式對(duì)于防爆方面的要求是不同的,可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)和使用環(huán)境來(lái)設(shè)計(jì)。用到水冷方式散熱,一定要考慮到冷卻回路(水道)的壓力要求,設(shè)置合理的水道壓力和流量,對(duì)于變頻器的正常運(yùn)行和防爆要求都是很重要的。同時(shí)設(shè)計(jì)初期就要考慮到水冷變頻器隔爆腔體里的冷凝現(xiàn)象,這種現(xiàn)象對(duì)于大量功率元件和電子線路板是致命的。
在現(xiàn)場(chǎng)使用中出現(xiàn)很多次由于冷凝現(xiàn)象使得變頻器出現(xiàn)故障,停止工作的情況。所以為防止凝露的產(chǎn)生,水冷變頻器內(nèi)腔一般需用加熱元件,在變頻器停不使用時(shí),維持變頻器的內(nèi)腔溫度。但使用加熱元件需仔細(xì)核實(shí)功率和維持溫度的關(guān)系,防止隔爆外殼局部溫度過(guò)高。
當(dāng)我們明白了隔爆型變頻器的散熱器的原理時(shí)候就方便我們?nèi)绾稳ミx擇,根據(jù)企業(yè)的需求和用處來(lái)進(jìn)行甄選不同款的散熱器,最終達(dá)到企業(yè)的應(yīng)用目的,實(shí)現(xiàn)企業(yè)在生產(chǎn)運(yùn)作中的安全性,最大限度的降低事故發(fā)生率,達(dá)到安全生產(chǎn)的目標(biāo)與選擇不同類型散熱器是密不可分的。