(1)水冷散热
水冷散热器的散热效率极高,可是大大提高功率元件的容量,但是,普通水的电气绝缘性能极差,水中存在的杂质离子会在高电压下导致电腐蚀和漏电现象,并且由于井下水质较硬,在水道中易形成水垢而妨碍散热的效果,并有可能堵塞水道,一般用于低电压等级变频器。在高电压变频器中使用,必须考虑和解决运行过程中的可靠性和腐蚀性两大问题。
(2)油冷散热
油冷散热器的散热效率虽然没有水冷方式高,但由于具有很高的电绝缘性和电磁屏蔽效果,曾在普通大功率变频器中广泛使用,但其成本和对环境的要求使得这些年渐渐的淡出,并且根据煤矿安全的规定,煤矿井下不允许使用充油电气设备,油冷散热方式无法用于煤矿井下。
3 隔爆型变频器散热器的选择
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。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。
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。
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,从表1中可以看到,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,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,铜与铝的比热如表2,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。
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,增强散热效果。
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。
本文关键字:变频器 电工技术,电工技术 - 电工技术
上一篇:台达变频器干扰案例问题分析及处理