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 液体冷却

液体冷却方式细分为“水冷散热”和“油冷散热”两种。

(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。

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,加工工艺以及制造加工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,制造加工不现实。

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。

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