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          通用變頻器散熱問題的研究和處理辦法
          發布時間:2019-07-17
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                 隨著我國工業的不斷發展,對資源需求量也越來越大,對應的資源行業也成為我國重要的產業之一。而傳統的煤炭行業也成為我國資源行業中的重中之重。變頻器自80年代進入我國以來,在短短的二十年間里得到了非常廣泛的應用。尤其國內很多新建的選煤廠,在控制功率大的電機上,為了降低該電機的啟動電流,保護該電機,也開始大范圍的使用通用變頻器。而相關通用變頻器在工作中暴露的問題也越來越多。

                 其中通常遇到的問題,最主要的是變頻器的散熱問題。我們知道,通用變頻器運行的工作環境是-10℃~+50℃之間。變頻器散熱問題如果處理不好,則會影響到變頻器的使用狀態和使用壽命,甚至造成變頻器的損壞。

                 變頻器的發熱是由內部的損耗產生的。在變頻器中各部分損耗中主要以主電路為主,約占98%,控制電路占2%。資料表明變頻器的功耗一般為其容量的4~5%。其中逆變部分約占50%,整流及直流回路約40%,控制及保護電路為5~15%。10℃法則表明當器件溫度降低10℃,器件的可靠性增長一倍。為了保證變頻器正常可靠的運行,就必須處理好變頻器的散熱問題。而變頻器散熱的問題,主要則是變頻器工作環境的溫度及散熱問題。

          對于變頻器的散熱方法,通常分為以下三種:

          一、內裝風扇散熱

                內裝風扇散熱一般對于小容量的通用變頻器使用。通過正確的安裝變頻器,可以使變頻器的內裝風扇的散熱能力達到最大化。該內裝風扇可以將變頻器內部的熱量帶走。通過變頻器所在的箱體的鐵板,進行最終散熱。只通過變頻器內裝風扇的散熱辦法適用與裝有單獨的變頻器的控制箱,以及控制元件比較少的控制箱。如果變頻器控制箱中,有若干臺變頻器,或者其他散熱量比較大的電氣元件,則散熱的效果不十分明顯。

          二、風機散熱

                 通過在安裝變頻器的控制箱內,增設若干臺具有換氣對流功能的風機,則可以大大提高變頻器的散熱效果,降低變頻器工作環境的溫度。使用風機的能力,可以通過變頻器的散熱量進行計算。下面說一說一般的選擇方法:

                我們根據經驗算出每排出1kW功耗產生的熱量,需要風機的排風量為360m3/h,而變頻器的功耗為其容量的4~5%,這里我們按5%計算,可以得到變頻器適配風機與其容量的關系:風機的排風量(m3/h)=變頻器容量×5%×360m3/h/kW

          我們可根據上面的經驗公式為90kW的通用變頻器選擇風機

          風機的排風量(m3/h)=90kW×5%×360m3/h/kW

          風機的排風量=1620m3/h

                 然后再通過風機的排風量選擇不同廠家風機的型號。獲得滿足我們條件的風機。

                 一般說來,風機散熱是現階段變頻器散熱的主要手段。尤其適用在比較大的控制柜中,以及控制柜中擁有的電氣部件同時工作,同時發熱的情況下。適用于高度集成的集中控制柜、控制箱。而且近幾年由于科技的不斷進步,散熱風機已經不像前幾年那樣的龐然大物,小巧而又強勁的風機比比皆是。性價比上也比其他散熱方式好的多。

          三、空調散熱

                 隨著科技的進步,空調也逐漸被越來越多的應用到控制柜,控制箱的制作當中。并成為散熱的重要手段之一。不過針對變頻器這種設備選用該方式散熱的很少,因為它的成本較高,體積相對較大,再由于通用變頻器的容量在幾kVA到幾十kVA,容量不是特別大,很難將性價比做到讓用戶接受的程度,只有在特殊場合(如對工作環境要求的特別嚴格)以及容量特別大的變頻器才采用這種方式。而且空調中,有的還涉及到廢水的排除,所以在盤柜成套的過程中也要考慮的更加全面,增加了設計成本。

                 另外,還有一些其他的原因也要考慮變頻器的散熱效果,比如高海拔(>1000m),因為空氣密度的降低,也要適當增加散熱能力;還有開關頻率,變頻器的發熱主要來自于IGBT(絕緣柵雙極型晶體管),IGBT的發熱又集中在開和關的瞬間。因此開關頻率高時,變頻器的發熱量也變大。

                 事實表明處理好變頻器的散熱不僅要求設計者從變頻器本身做到,還要求使用者正確使用嚴格按照使用說明進行安裝,有足夠的通風空間,適合的使用環境,并且盡可能做到定期維護,尤其是煤炭等多粉塵行業,定期給使用環境除塵,對變頻器風道除塵,這樣才能使變頻器的散熱系統發揮正常功能,使變頻器的溫升在允許值之內,變頻器才能可靠運行,而為企業帶來更大的經濟及社會效益。

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