riešenia chladenia frekvenčného meniča
Frekvenčné meniče poskytujú napájanie a riadenie pre komerčné a priemyselné motory a musia byť tepelne chránené podľa ich konštrukcie a prostredia aplikácie. Hlavnými výhodami frekvenčného meniča sú flexibilné riadenie, stabilný výkon pri spúšťaní a vypínaní a výrazná úspora energie, ktorú prinášajú odstredivé ventilátory a čerpadlá pracujúce pri premenlivom zaťažení.
Účinnosť väčšiny frekvenčných meničov a ich príslušenstva je nielen zvýšená o 4 percentá, ale aj v elektronickom systéme o 2 percentá. Avšak vzhľadom na veľkú premenu výkonu vo vysokovýkonnom frekvenčnom meniči, aj keď je strata účinnosti nízka, povedie to k tvorbe odpadového tepla od niekoľkých kilowattov až po desiatky kilowattov. Musíme sa pokúsiť rozptýliť toto teplo.
1. Otvorené alebo zapečatené:
V otvorenej skrini chladenej vzduchom je ľahké toto teplo odstrániť. V drsnom prostredí však nie je možné použiť chladenie ventilátorom filtra alebo priame prúdenie vzduchu na chladenie a tepelný manažment plášťa sa stal dôležitou súčasťou procesu návrhu. Stratégia výskumu je veľmi dôležitá pre frekvenčný menič, ktorý efektívne, pasívne a ekonomicky chladí stredný a vysokovýkonný uzavretý plášť v drsnom prostredí.
Otvorená skriňa s prúdením vzduchu môže nechať okolitý vzduch cirkulovať cez skriňu a priamo a efektívne chladiť vysokovýkonný modul. Utesnený kryt neumožňuje vstup vonkajšieho vzduchu do skrine, ale využíva vzduch v skrini na chladenie elektronických produktov a prenos tepla do okolitého vzduchu cez výmenník tepla. Obidve skrine sú vhodné pre systémy s nízkou spotrebou energie. Avšak pre mnoho vysokovýkonných invertorových skríň je úroveň spotreby energie vyššia ako pri vzduchovom chladení. Komponenty s nízkym výkonom sú vo všeobecnosti chladené priamo prúdom vzduchu, zatiaľ čo komponenty s vyšším výkonom sú chladené priamo alebo nepriamo chladiacou vodou zariadenia, systémom kompresie pary alebo systémom čerpanej kvapaliny.
2. Termosyfónové chladenie:
Slučkový termosifón (LTS) je gravitačne poháňané dvojfázové chladiace zariadenie. Ich pracovný režim je podobný ako pri tepelnej trubici. Pokiaľ sa pracovná kvapalina vyparuje a kondenzuje v uzavretom cykle, môže odovzdávať teplo v danej vzdialenosti. V porovnaní s tepelnou trubicou je hlavnou výhodou slučkového termosifónu to, že môže používať vodivú pracovnú tekutinu a prenášať vysoký výkon efektívne a na diaľku. V porovnaní s aktívnym kvapalným chladivom, kompresiou pary alebo čerpaným dvojfázovým chladiacim systémom nemá slučkový termosifón žiadne pohyblivé časti a má vyššiu spoľahlivosť. Slučkový termosifón je veľmi vhodný na prenos odpadového tepla vysokého výkonu z výkonovej elektroniky v skrini do vonkajšieho prostredia skrine.
3. Utesnený výmenník tepla:
V kombinácii slučkového termosifónu a utesneného výmenníka tepla je na studenú platňu slučkového termosifónu inštalovaný vysokovýkonný izolovaný hradlový bipolárny tranzistor (IGBT) alebo integrovaný hradlový komutovaný tyristor (IGCT). Jeho 10kW záťaž plus tepelná záťaž sa rozptýli do vzduchu externej skrine cez slučkový termosifón. Všetky sekundárne elektronické komponenty sú chladené utesneným výmenníkom tepla plyn-plyn, ktorý dokáže odvádzať odpadové teplo cca 1 kW. Utesnený plášťový chladič môže odvádzať teplo generované nízkoenergetickými a distribuovanými komponentmi v skrini výkonovej elektroniky a zabrániť znečisťujúcim látkam vo vonkajšom vzduchu v interakcii s týmito komponentmi. Kombinácia dvoch chladiacich riešení dokáže spoľahlivo chladiť vysokovýkonný ovládač motora v utesnenom kryte, ktorý si vyžaduje drsné pracovné prostredie.
4. Chladenie kvapalinou:
Kvapalinové chladenie je bežný spôsob priemyselného chladenia kvapalín. Pre zariadenia frekvenčného meniča sa táto metóda zriedka používa na odvod tepla z dôvodu jej vysokých nákladov a veľkého objemu pri použití v malokapacitných frekvenčných meničoch. Okrem toho, keďže kapacita všeobecného frekvenčného meniča je od niekoľkých KVA do takmer 100 KVA a kapacita nie je príliš veľká, je ťažké dosiahnuť, aby bol nákladový výkon prijateľný pre používateľov. Táto metóda sa používa len pri zvláštnych príležitostiach) a frekvenčné meniče s obzvlášť veľkou kapacitou.
Bez ohľadu na to, aké tepelné riešenie sa použije, jeho spotreba energie sa určí podľa kapacity frekvenčného meniča a vyberú sa vhodné ventilátory a radiátory, aby sa dosiahli vynikajúce náklady. Zároveň sa musia plne zohľadniť faktory prostredia používané frekvenčným meničom. Vzhľadom na drsné prostredie je potrebné prijať zodpovedajúce opatrenia na zabezpečenie normálnej a spoľahlivej prevádzky frekvenčného meniča. Z hľadiska samotného frekvenčného meniča by sa malo v čo najväčšej miere vyhnúť vplyvu nepriaznivých faktorov, aby sa zabezpečila spoľahlivá prevádzka frekvenčného meniča.
