Toplinsko hlađenje frekventnog pretvarača velike snage
Frekvencijski pretvarači osiguravaju snagu i kontrolu za komercijalne i industrijske motore i moraju biti toplinski zaštićeni u skladu s njihovim dizajnom i okolinom primjene. Glavne prednosti frekventnog pretvarača su fleksibilna kontrola, stabilne performanse pokretanja i isključivanja te značajna ušteda energije koju donose centrifugalni ventilatori i crpke koje rade pod promjenjivim opterećenjem.
Učinkovitost većine frekventnih pretvarača i njihovih dodataka nije samo povećana za 4 posto, već je povećana i za 2 posto u elektroničkom sustavu. Međutim, zbog velike pretvorbe snage u frekventnom pretvaraču velike snage, čak i ako je gubitak učinkovitosti nizak, to će dovesti do stvaranja otpadne topline od nekoliko kilovata do desetaka kilovata. Moramo pokušati raspršiti ovu toplinu.
1. Otvoreno ili zapečaćeno:
U otvorenom prostoru hlađenom zrakom, lako je ukloniti ovu toplinu. Međutim, u teškim uvjetima nemoguće je koristiti hlađenje filtera ventilatorom ili izravni protok zraka za hlađenje, a upravljanje toplinom školjke postalo je važan dio procesa projektiranja. Strategija istraživanja vrlo je važna za frekventni pretvarač koji hladi zatvorenu školjku srednje i velike snage učinkovito, pasivno i ekonomično u teškim uvjetima.
Otvoreni ormar za protok zraka može dopustiti da okolni zrak cirkulira kroz ormar i izravno i učinkovito hladi modul velike snage. Zapečaćeno kućište ne dopušta vanjskom zraku da uđe u kabinet, već koristi zrak u ormariću za hlađenje elektroničkih proizvoda i izvoz topline u okolni zrak kroz izmjenjivač topline. Oba ormarića su prikladna za sustave male snage. Međutim, za mnoge inverterske ormare velike snage, razina potrošnje energije je viša od razine hlađenja zrakom. Komponente male snage općenito se hlade izravno strujanjem zraka, dok se komponente veće snage hlade izravno ili neizravno vodom za hlađenje postrojenja, sustavom kompresije pare ili sustavom pumpane tekućine.
2. Termosifonsko hlađenje:
Loop thermosyphon (LTS) je gravitacijski vođen dvofazni rashladni uređaj. Njihov način rada sličan je načinu rada toplinske cijevi. Sve dok radni fluid isparava i kondenzira u zatvorenom ciklusu, može prenositi toplinu unutar određene udaljenosti. U usporedbi s toplinskom cijevi, glavna prednost termosifona petlje je ta što može koristiti vodljivu radnu tekućinu i prenositi veliku snagu učinkovito i na daljinu. U usporedbi s aktivnim tekućim rashladnim sredstvom, kompresijom pare ili pumpnim dvofaznim sustavom hlađenja, termosifon petlje nema pokretnih dijelova i ima veću pouzdanost. Termosifon petlje je vrlo prikladan za prijenos otpadne topline velike snage iz energetske elektroničke opreme u ormaru u vanjsko okruženje ormarića.
3. Zatvoreni izmjenjivač topline:
U kombinaciji termosifona petlje i zatvorenog izmjenjivača topline, na hladnu ploču termosifona petlje ugrađen je bipolarni tranzistor velike snage (IGBT) ili integrirani komutirani tiristor (IGCT). Njegovo opterećenje od 10 kW plus toplinsko opterećenje se raspršuje u zrak vanjskog ormarića kroz termosifon petlje. Sve sekundarne elektroničke komponente hlade se zatvorenim plinsko-plinskim izmjenjivačem topline koji može izvesti otpadnu toplinu od oko 1 kW. Zapečaćeni hladnjak može ispuštati toplinu koju stvaraju male snage i distribuirane komponente u ormaru energetske elektronike i spriječiti interakciju zagađivača u vanjskom zraku s tim komponentama. Kombinacija dviju rashladnih rješenja može pouzdano ohladiti kontroler motora velike snage u zapečaćenom omotaču koji je potreban u teškim radnim uvjetima.
4. Tekuće hlađenje:
Hlađenje tekućinom uobičajen je način industrijskog hlađenja tekućinom. Za opremu frekventnog pretvarača, ova metoda se rijetko koristi za odvođenje topline zbog visoke cijene i velikog volumena kada se koristi u frekventnom pretvaraču malog kapaciteta. Štoviše, budući da je kapacitet općeg frekventnog pretvarača od nekoliko KVA do gotovo 100 KVA, a kapacitet nije jako velik, teško je učiniti troškovne performanse prihvatljivim za korisnike. Ova metoda se koristi samo u posebnim prilikama) i frekventni pretvarači s posebno velikim kapacitetom.
Bez obzira na to koje je toplinsko rješenje usvojeno, njegova se potrošnja energije određuje prema kapacitetu frekventnog pretvarača, a odgovarajući ventilatori i radijatori odabiru se kako bi se postigla izvrsna troškovna učinkovitost. Istodobno, čimbenici okoliša koje koristi frekventni pretvarač moraju se u potpunosti uzeti u obzir. S obzirom na surovo okruženje, potrebno je poduzeti odgovarajuće mjere kako bi se osigurao normalan i pouzdan rad frekventnog pretvarača. Iz perspektive samog frekventnog pretvarača, utjecaj štetnih čimbenika treba izbjegavati koliko god je to moguće kako bi se osigurao pouzdan rad pretvarača frekvencije.
