通用变频器散热系统设计
来源：ofweek 作者：—— 时间：2012-03-02 09:04
3.1 热阻的概念
热阻表示介质传热的能力，其意义就是单位功耗所引起的温升，通常用rth表示，单位是℃/w。一般在说热阻时，需说明从某处到某处的热阻，可以分别表示。比如，从管壳到散热器的热阻（接触热阻）用rthef表示，从散热器到环境空气的热阻用rthfa表示等。
3.2 热路欧姆定律
当热量从a物体向它周围的b物体扩散时，a物体的温升δta等于a物体的发热功率p与从a物到b物体热阻rthab的乘积，即
δta＝p×rthab （1）
pa=p1+p2+.。.+pn （2）
3.3 散热器的热阻计算
假设传到散热器上的热功耗为p，散热器的允许温升为δtfa，δtfa为散热器温度tf与环境空气温度ta之差。由热路欧姆定律式（1）就可以求出散热器的热阻rthfa为
rthfa＝δtfa/p （3）
利用上述公式计算rthfa时，如果散热器上装有多只功率器件，则需要注意两点：一是需要用式（2）计算总功耗，二是计算允许温升δtfa时要考虑管壳最热的一个器件，如果该器件计算允许最高结温tj，功耗为pi，则其管壳的最高温度为
tc=tj－pirthjci （4）
式中，rthjci为该管芯到管壳的热阻。
根据如上所求，带入（3）中，可得到准确的热阻值。
4 散热器的选择
变频器散热器的种类主要分为自制散热器和铝型材散热器。自制散热器使用灵活，安装和结构设计方便，但是设计起来比较困难，尤其是热阻的计算，需要实验测试。对于铝型材散热器，厂家一般给出了实验测得的热阻曲线或者热阻参数表，安装、选用也都很方便。这种散热器在变频器中最为常用。
有效地提高散热效果，可以减小散热器的体积，降低成本，增加开关管的工作可靠性。采取以下措施可以有效地减小热阻，改善散热效率：
（1）自然冷却的铝型材散热器，一般都是有风道方向的，将其竖立放置比水平放置散热效率提高15％;表面氧化发黑处理后，散热效率也能提高15％左右。
（2）功率模块与散热器之间的接触热阻不仅与封装形式有关，还与是否垫绝缘材料和是否涂导热硅胶有很大关系，如表2所示。
表2 各种封装的接触热阻
所以在使用功率模块时，尽量不垫绝缘垫片，并且必须涂硅油。
（3）接触热阻还与安装锁紧力成反比关系，所以在设计安装时，要将功率模块锁紧在散热器上，对于多点锁紧的功率模块，各点要均匀用力，轮流逐渐锁紧，最终各点都锁紧。
（4）根据变频器功耗选择适当的风机。根据经验并考虑适当裕量，每1kw功耗产生的热量，需要风机的排风量为360m3/h，而变频器的功耗为其容量的3～5%，以5%计，可得风机与容量关系为：
风机排量=变频器容量×5%×360
若变频器设计容量为45kw，
风机排量=45×5%×360=810m3/h
据此，选择排风量大于计算值的风机，如排风量为925m3/h，可选型号为w2e200-hk38-01的ebm风机。
5 结束语
根据设计方案，设计的变频器在供水、供暖等行业运行可靠无故障。对于如水泥，煤炭等多粉尘行业，需要有足够的通风，并定期除尘，才能使散热系统发挥正常功能，变频器才能可靠运行，从而也才能为企业带来更多的效益。
