電力用的電子散熱器件風冷散熱系統(tǒng)的三個重要因素：散熱器、風機、風道
發(fā)布時間：2018-9-3 來源： 電子散熱器 站點：http://www.fkla.com.cn |
1，風道的作用
風道是一條風機作用下空氣流動的通道。其作用是迫使空氣必須在“風道”這條通道里通過，即便前面有電子散熱器，有阻力。如沒有“風道”，風就會繞過阻力大的散熱器。此時，散熱器的翅片間隔中就很難進風。而在沒有阻力的地方會合“短路”。
因此在大功率半導體器件冷卻系統(tǒng)中風道是規(guī)范空氣流動的一個十分重要措施。晶閘管和散熱器安裝在風道內而風機又強迫空氣在風道內通過。其功能主要是：
(1)把空氣集中在風道內通過，盡可能用全部流動的空氣參與散熱器的冷卻。
(2)風機的風量在一定的流阻情況下是一定的。風道的截面積即為空氣流過的截面積，風速=風量/風道截面積。
(3)如果風道緊貼著散熱器的邊緣去規(guī)范空氣的流動，不留或極少留孔隙(所謂的風短路點)，則流阻很大，空氣流量下降，風速下降，散熱效果受到極大影響，散熱器溫升高。從實踐來看，在散熱器之間留有適當孔隙，使孔隙處達到較大風速。這兒又是翅片的邊緣部分，熱交換充分，溫升較低，相對來說具有較好的散熱效果。
2，電力電子裝置中大功率半導體器件風冷散熱系統(tǒng)
在電力電子電器柜中大功率半導體器件風冷散熱系統(tǒng)往往自成一個單元，稱為晶閘管(或Igbt)散熱單元。主要包括帶有散熱器的晶閘管(Igbt)、風機、風道三個部分。
2.1風冷散熱單元結構
一般說來用風冷來冷卻大功率半導體器件散熱器的結構有：散熱器串聯(lián)吹風式(圖一)、散熱器串聯(lián)抽風式(圖二)、散熱器并聯(lián)吹風式(圖三)、散熱器并聯(lián)抽風式(圖四)四種。
(1)散熱器串聯(lián)吹風式
從圖可看到每個風道三個散熱器串聯(lián)安排。下面兩個風機向上吹晶閘管散熱器，這是因為總體結構要求導電銅排在上方引出。這兩個風機各有自己的風道(上覆蓋有機玻璃)，互不干擾。
(2)散熱器串聯(lián)抽風式
機柜內晶閘管散熱器串聯(lián)，機柜頂部有兩臺離心風機抽風。抽風式結構利用負壓效應，要求風道除進風口外密封好，否則風道內很難形成足夠的負壓，影響冷卻效率。頂部的兩臺離心風機葉輪外一定要用板分隔開、處置好，否則葉輪抽出的高壓空氣會互相干擾，造成出風阻力。
(3)散熱器并聯(lián)吹風式
此電器柜由底部的離心風機向機柜前部供風(只一臺工作)。前門關閉后(見圖三中圖)前室形成高壓。高壓空氣從前室背部的晶閘管散熱器翅片中吹過，冷卻散熱器，到達后室(見右邊側面圖)，然后從長扁形后室風道向上吹出。此時，盡管散熱器齒間距很窄，流阻很大，由于選擇了離心風機的高風壓加上散熱器短且并聯(lián)安排，使風速和風量都達到了要求。
(4)散熱器并聯(lián)抽風式
風力發(fā)電的變頻柜。一組Igbt器件散熱單元水平排開，由機柜后背的離心風機抽風冷卻。由于散熱器上要安裝很多零件，散熱器長度達260m，設計者用風壓較大的離心風機，且單個散熱器并聯(lián)的設計方案，滿足了風速、風量的需求。
由機柜背后風機抽風
2.2 結構中風機的安排
2.2.1 風機的并聯(lián)
由于機柜尺寸的限制以及部件尺寸配合需要，為滿足風量需要往往不可能采用一臺大直徑風機，代之于兩臺或多臺小直徑風機的并聯(lián)。圖一、圖二都是風機并聯(lián)結構。如是抽風型而且風機是同一型號，則在風道中空氣相互干擾甚微。如是吹風型，則兩臺風機吹出的高壓空氣會有較大的干擾，故圖一中把它們分成兩個風道。
3.2.2 風機的串聯(lián)
在使用軸流風機時，一臺風機的風壓不夠，于是設計者設計兩臺風機放在風道的兩端，一吹一抽(一推一拉)，想起到兩臺風機風壓加倍的效果。實際上不可能。它們疊加的風壓比一臺大些，到不了兩倍，是要打折扣的。
3.2.3 風機調速
電力電子設備上使用的風機基本上不存在調速問題。總希望風機發(fā)揮最大的效能。只有試驗設備上用的風機才要求調速。
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