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行业新闻
变频器的常见散热方式与具体介绍

发布者:ming  时间:2020-11-20 11:26:55

变频器主要用于交流电动机(异步电机或同步电机)转速的调节,是公认的交流电动机最理想、最有前途的调速方案,除了具有卓越的调速性能之外,变频器还有明显的节能作用,是企业技术改造和产品更新换代的理想调速装置。它在电力、纺织与化纤、建材、石油、化工、冶金、市政、造纸、食品饮料、烟草等行业以及公用工程(中心空调、供水、水处理、电梯等)中,变频器都在发挥着重要作用。

为了提高变频器的应用稳定性,必须要解决好变频器环境散热问题。

从目前变频器的构造分析,散热一般可分为以下三种:自然散热、对流散热、液冷散热。

1.自然散热

对于小容量的变频器一般选用自然散热方式,其使用环境应通风良好,无易附着粉尘及飘浮物。此类变频器的拖动对象多为家用空调、数控机床之类,功率很小,使用环境比较优良。

另外一种使用自然散热方式的变频器容量并不一定小,那就是防爆变频器。对于此类变频器小容量可以选用一般类型的散热器即可,要求散热面积在允许的范围内尽可能的大一些,散热肋片间距小一些,尽可能的增加热辐射面积。对于大容量的防爆变频器,如使用自然散热方式建议使用热管散热器。热管散热器是近年来新兴的一种散热器,它是热管技术与散热器技术结合的一种产品,它的散热效率极高,可以将防爆变频器的容量做的比较大,可达几百kVA。这种散热器相对普通散热器,所不同之处就是体积相对大,成本高。这种散热方式与水冷散热相比较还是有优势的:水冷要用水冷器件,水冷散热器以及必不可少的水循环系统等等,其成本比使用热管散热器散热高。业界反映热管散热器性能好,值得推广。

自然散热的另外一种方式就是“穿墙式”自然散热,这种散热方式最多减少80%的热量,其特点是变频器的主体与散热片通过电控箱完全隔离,大大提高了变频器元器件的散热效果。这种散热方式最大的好处就是可以做到定时清理散热器,且能保证电控箱的防护等级做得更高。象常见的棉纺企业由于棉絮过多,经常容易堵塞变频器的通风道,导致变频器的过热故障,用穿墙式自然散热就能很好得解决这一问题。

2.对流散热

对流散热是普遍采用的一种散热方式,如图2所示。随着半导体器件的发展,半导体器件散热器也得到了飞速的发展,趋向标准化,系列化,通用化;而新产品则向低热阻,多功能,体积小,重量轻,适用于自动化生产与安装等方向发展。世界几大散热器生产商,产品多达上千个系列,并全部经过测试,提供了使用功率与散热器热阻曲线,为用户准确选用提供了方便。同时散热风机的发展也相当快,呈现出体积小,长受命,低噪声,低功耗,大风量,高防护的特点。如常用的小功率变频器散热风机只有25mm×25mm×10mm;日本SANYO长寿命风机可达200000h,防护等级可达IPX5;更有德国ebm大风量轴流风机,排风量高达5700m3/h。这些因素为设计者提供了非常广阔的选择空间。

对流散热正是由于使用的器件(风机、散热器)选择比较容易,成本不是太高,变频器的容量可以做到从几十到几百kVA,甚至更高(采取单元并联方式)才被广为采用。

3.液冷散热

水冷是工业液冷方式中较常用的一种方式,针对变频器这种设备选用该方式散热的很少,因为它的成本高,用在小容量变频器时体积大,再由于通用变频器的容量在几kVA到近百kVA,容量不是很大,很难将性价比做到让用户接受的程度,只有在特殊场合(如需要防爆)以及容量特别大的变频器才采用这种方式。

水冷变频器在欧洲已有近十年的历史,广泛应用于轮船、机车等高功率且空间有限的场合。相对于传统的风冷变频器,水冷变频器更有效地解决了散热问题,从而使高功率变频器的体积大大缩小,性能更加稳定。体积的减小意味着节省了设备安装空间,从而有效地解决了很多特殊场合对变频器体积的要求。如芬兰VACON公司的400kW水冷变频器,其体积仅为同等级的风冷变频器的五分之一。

资料表明,散热器表面经电泳涂漆发黑或阳极氧化发黑后,其散热量在自然冷却情况下可提高10~15%,在强迫风冷情况下可提高20~30%,电泳涂漆后表面耐压可达500~800V。所以在选择散热器及制定加工工艺时,对散热器进行上述工艺处理会大大提高本身的散热能力,还可以增强绝缘性,降低了因安装不当造成的爬电距离过小,电气间隙不够等带来的不利影响。

散热效果优劣与安装工艺有密切关系,安装时应尽量增大功率模块与散热器的接触面积降低热阻,提高传热效果。在功率器件与散热器之间涂一层薄薄的导热硅脂可以降低热阻25~30%。如需要在功率器件与散热器之间加绝缘或加垫块来方便安装,建议使用低热阻材料:薄云母,聚酯薄膜或紫铜块,铝块。合理安排器件在散热器上的位置,单件安装时应使器件位于散热器基面中心位置,多件安装时应均匀分布。紧固器件时需保证扭力一致。安装完毕后不宜对器件及散热器再进行机械加工,否则会产生应力,增加热阻。单面肋片式散热器,适于在设备外部作自然风冷,即利于功率器件的通风又可降低机内温度。自然风冷时,应使散热器的断面平行于水平面的方向;强迫风冷时,应使气流的流向平行于散热器的肋片方向。

无论采用哪种散热方式,都应根据变频器的容量,确定它的功耗,选择适当的风机,以及适当的散热器,达到优良的性价比,同时也应将变频器所使用的环境因素充分考虑到。


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