冷却问题

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安装变频器和其他设备的机柜需要有冷却措施 安装变频器和其他设备的机柜需要有冷却措施

半导体器件不能过热;有些能工作到150摄氏度甚至175摄氏度,但大多数在125摄氏度时就会性能下降。另外也不能太冷,如果温度下降远低于-10摄氏度,这就是为什么变频器和类似的设备需要一些加热措施。

但保持设备冷却通常是很大的挑战。把一个变频器和其他一些驱动器以及一些发热的电子设备放在一个小隔间里,关上门,把它安装在一个温暖的工厂里,等待超温跳闸。我们如何避免这种情况?

从变频器设计开始。当然,控制电子设备需要一点冷却,但功率半导体(二极管和IGBT)在切换和处理高电流和高电压时会释放大量热量。所以它们被连接到一个散热片上,散热片上通常有一个风扇。在英泰变频器上,为达到风扇寿命最大化,风扇仅在变频器过热时打开。为什么?风扇的寿命有限,这取决于轴承。在一个好的风扇上,风扇寿命大约40000小时-大约5年左右的连续运行,因此节省风扇运行时间是必要的。因此,使用正确的散热片和冷却装置,即使在满载时,电源部件也能保持冷却。

电解电容器的冷却也很重要,因为它们也会发热,所以也需要考虑它们的散热。为了提高效率,减少损失,一些ECO变频器不再使用电解电容器。

图1 电容器可能因过热而失效

这对于IP20变频器来说是好的,它可以让空气流过它,但是IP66变频器是密封的,所以冷却变得更加困难。解决方案是有一个大的,外部,自然冷却散热器和足够的内部空间,再加上变频器内部安装一个小的'循环'风扇,以确保没有热量堆积点。

IP20变频器通常设计为最高环境温度50℃,而IP66变频器限制为40℃。但是,如果变频器没有满负荷运行,通??梢栽诟叩奈露认略诵?。更多的信息需求,请在购买变频器之前咨询供应商。

顺便说一句,开关频率越高,损耗就越高,因此大功率变频器往往具有较低的开关频率来降低损耗。如果增加开关频率,可能需要降低变频器的功率。

所有变频器器都有高温?;?;电源??槟谥梦露却衅?,其他传感器监测控制板温度。变频器过热将发出警告,然后在温度接近危险水平时跳闸。

大型变频器需要更多的冷却。大功率变频器需要大而嘈杂的风扇,对于功率超过500kW的变频器,很多会选择水冷。

在安装时,机器制造商或机柜设计师也必须考虑冷却。IP20设备需要安装在机柜中,或安装在机器的类似区域。但这些区域内会积聚热量,尤其是在同一隔间内有其他散热设备的情况下。您可以使用以下公式计算不通风的钢制隔间中的温升:

Trise=Ploss/(5.5 x A)

式中,A是机柜的总面积(平方米),Ploss是机柜中所有设备的功率损耗。如果用风扇给隔间通风,温升取决于气流:

Trise = (0.053 x Ploss)/F

式中,F是空气流量,单位为立方米/分钟。

对于隔间内的总热量损失,通常这很难估计。对于变频器,经验法是变频器的损耗通常为额定功率的3%。

在计算隔间内空气的温升时,如果外部温度是,比如说35摄氏度,你就没有多少空间。在寒冷的西欧设计和测试了大量的装置,一旦到达中东或亚洲,这些装置的使用时间就不长了(尽管许多厂房现在都有空调)。

在隔间里也要小心。变频器的底部和顶部应留有空间,以允许自由气流通过变频器;例如,不要用电缆管道阻塞变频器。许多变频器可以并排安装,但有些变频器需要一个间隙,以便在侧面通风;请参阅手册,如图2所示。

图2 变频器安装空间要求

有些变频器的设计是为了让你可以把散热片从柜子的后面伸出来,以获得更好的冷却效果,减少内部的温升。其他的可以不带散热器,依靠安装者提供一个“冷板”来冷却。这些变频器主要是为机器制造商尽量减少空间。

变频器通常依靠提供凉爽、清洁的空气来保持安全的温度。任何污垢、灰尘或液体都可能损坏变频器(当然,尤其是IP20变频器),但它也可能导致过热,因为它会阻止散热器上的气流,并在叶片上积聚污垢时减慢风扇的速度或使风扇失速。

图3 灰尘可能会使风扇停止运转

如果用风扇来冷却,它很可能需要一个定期清洁的过滤器,所以要考虑进入隔间的空气质量。

IP66变频器设计用于安装在机柜外部,甚至室外(对于英泰的最新产品)。但是,由于灰尘或安装不当,它们仍然会受到散热器堵塞和气流受阻的影响。需要定期检查维护。

所有这些冷却设计和计算都是基于我们周围的空气量。变频器通常在海拔1000m以上时需要考虑减额,因此在滑雪电梯、安第斯山脉铜矿(超过3000m)或墨西哥城任何地方(2250m)的安装都需要降额–大约每1000m以上1000米降额10%,请咨询供应商。