在设计变频调速系统时,你应掌握的变频器通风散热设计的要点

变频器的效率一般97~98%,这就是说大约有2~3%的电能转变为热能,远远大于一般开关、交流接触器等电器产生的热量。一般的配电箱柜是针对常用开关、交流接触器等电器而设计的。当这一类箱柜体用于变频器时,需仔对内部器件进行布局,以确保通风散热合理性。

变频器的故障率随温度升高而成指数上升,使用寿命随温度升高而成指数下降。环境温度升高10度,变频器平均使用寿命减半。在变频器工作时,流过变频器的电流是很大的,变频器产生的热量也是非常大的,不能忽视其发热所产生的影响,要了解一台变频器的发热量大概是多少,可以用以下公式估算:

发热量的近似值=变频器容量(kW)×55[W]

在这里,如果变频器容量是以恒转矩负载为准的(过流能力150%×60s),变频器带有直流电抗器或交流电抗器,并且为柜内安装,这时发热量会更大一些。电抗器安装在变频器侧面或侧上方比较好。这时可以用下式估算变频器产生的热量:

发热量的近似值=变频器容量(kW)×60[W]

如果柜内有制动电阻,因为制动电阻的散热量很大,制动电阻的安装位置应与变频器隔离开,如装在柜内的上面或旁边等。

图1是一些电控柜内安装变频器时的风路示意图,图1(a)为壁挂式电控柜顶部装抽风机抽出热风;图1(b) 为控制台式电控柜上部装抽风机抽出热风;图1(c) 为大型立式电控柜顶部装大抽风机,地沟和柜体下部要有良好进风口;图1(d) 为大型立式电控柜装有控制单元和制动电阻的情况,顶部装大抽风机,地沟和柜体下部要有良好进风口。变频器在电控柜内布置时,电控柜风路的设计原则是:

①电控柜要有强迫通风回路,通风回路的空气流向应通畅,符合流体平滑转向原则,安装在电控柜上的风机应比变频器本身风机总通风量大30~50%以上。

②电控柜的风路一般要有低风阻的进风口,在环境脏的场合进风口要有过滤网,过滤网的风阻要小,并防止堵塞,要求经常打扫。

③电控柜内空气不应直通短路,也不应该发生热风回流,要在电控柜内安装必要的导风板和挡风板。挡风板的作用是挡住直通风和避免热风回流以改善柜内空气流向,提高冷却效果。

④在没有专门设计强迫通风风道的柜内,单台变频器安装要与周围电器、箱壁保持一定距离,特别是要留出上下空间使风道顺畅,使风可自由流动。根据功率大小不同,至少留有120~300mm空间,左右前方空间至少50mm。

⑤当变频器的环境温度超过40℃时,对有通风盖的变频器要去掉通风盖,让风顺利进入变频器内。

当变频器安装在控制柜内时,要考虑变频器发热值问题。根据控制柜内产生热量值的增加,要适当地增加控制柜的尺寸。因此,要使控制柜的尺寸尽量减小,就必须要使柜中产生的热量值尽可能地减少。如果在变频器安装时,把变频器的散热器部分放到控制柜的外面,将会使变频器有70%的发热量释放到控制柜的外面。由于大容量变频器有很大的发热量,所以对大容量变频器更加有效。还可以用隔离板把本体和散热器隔开,使散热器的散热不影响到变频器本体。这样效果会更好。

在变频器散热设计中,都是以垂直安装为基础的,横着安装散热会变差的。变频器都带有冷却风扇,但仍要在控制柜上出风口安装冷却风扇,进风口要加滤网以防止灰尘进入控制柜。

在海拔高于1000m的地方,因为空气密度降低,因此应加大控制柜的冷却风量以改善冷却效果。理论上变频器也应考虑降容,每1000m降低5%。但变频器的负载能力和散热能力一般比实际使用的要大,所以也要看具体应用。比方说在1500m的地方,但是周期性负载,如电梯,就不必要降容。变频器的发热主要来自于IGBT,IGBT的发热有集中在开和关的瞬间。因此开关频率高时自然变频器的发热量就变大。

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