在設計變頻調速系統時,你應掌握的變頻器通風散熱設計的要點

變頻器的效率一般97~98%,這就是說大約有2~3%的電能轉變為熱能,遠遠大於一般開關、交流接觸器等電器產生的熱量。一般的配電箱櫃是針對常用開關、交流接觸器等電器而設計的。當這一類箱櫃體用於變頻器時,需仔對內部器件進行佈局,以確保通風散熱合理性。

在設計變頻調速系統時,你應掌握的變頻器通風散熱設計的要點

變頻器的故障率隨溫度升高而成指數上升,使用壽命隨溫度升高而成指數下降。環境溫度升高10度,變頻器平均使用壽命減半。在變頻器工作時,流過變頻器的電流是很大的,變頻器產生的熱量也是非常大的,不能忽視其發熱所產生的影響,要了解一臺變頻器的發熱量大概是多少,可以用以下公式估算:

發熱量的近似值=變頻器容量(kW)×55[W]

在這裡,如果變頻器容量是以恆轉矩負載為準的(過流能力150%×60s),變頻器帶有直流電抗器或交流電抗器,並且為櫃內安裝,這時發熱量會更大一些。電抗器安裝在變頻器側面或側上方比較好。這時可以用下式估算變頻器產生的熱量:

發熱量的近似值=變頻器容量(kW)×60[W]

如果櫃內有制動電阻,因為制動電阻的散熱量很大,制動電阻的安裝位置應與變頻器隔離開,如裝在櫃內的上面或旁邊等。

在設計變頻調速系統時,你應掌握的變頻器通風散熱設計的要點

圖1是一些電控櫃內安裝變頻器時的風路示意圖,圖1(a)為壁掛式電控櫃頂部裝抽風機抽出熱風;圖1(b)為控制檯式電控櫃上部裝抽風機抽出熱風;圖1(c)為大型立式電控櫃頂部裝大抽風機,地溝和櫃體下部要有良好進風口;圖1(d)為大型立式電控櫃裝有控制單元和制動電阻的情況,頂部裝大抽風機,地溝和櫃體下部要有良好進風口。變頻器在電控櫃內佈置時,電控櫃風路的設計原則是:

在設計變頻調速系統時,你應掌握的變頻器通風散熱設計的要點

①電控櫃要有強迫通風迴路,通風迴路的空氣流向應通暢,符合流體平滑轉向原則,安裝在電控櫃上的風機應比變頻器本身風機總通風量大30~50%以上。

②電控櫃的風路一般要有低風阻的進風口,在環境髒的場合進風口要有過濾網,過濾網的風阻要小,並防止堵塞,要求經常打掃。

③電控櫃內空氣不應直通短路,也不應該發生熱風迴流,要在電控櫃內安裝必要的導風板和擋風板。擋風板的作用是擋住直通風和避免熱風迴流以改善櫃內空氣流向,提高冷卻效果。

在設計變頻調速系統時,你應掌握的變頻器通風散熱設計的要點

④在沒有專門設計強迫通風風道的櫃內,單臺變頻器安裝要與周圍電器、箱壁保持一定距離,特別是要留出上下空間使風道順暢,使風可自由流動。根據功率大小不同,至少留有120~300mm空間,左右前方空間至少50mm。

⑤當變頻器的環境溫度超過40℃時,對有通風蓋的變頻器要去掉通風蓋,讓風順利進入變頻器內。

當變頻器安裝在控制櫃內時,要考慮變頻器發熱值問題。根據控制櫃內產生熱量值的增加,要適當地增加控制櫃的尺寸。因此,要使控制櫃的尺寸儘量減小,就必須要使櫃中產生的熱量值儘可能地減少。如果在變頻器安裝時,把變頻器的散熱器部分放到控制櫃的外面,將會使變頻器有70%的發熱量釋放到控制櫃的外面。由於大容量變頻器有很大的發熱量,所以對大容量變頻器更加有效。還可以用隔離板把本體和散熱器隔開,使散熱器的散熱不影響到變頻器本體。這樣效果會更好。

在設計變頻調速系統時,你應掌握的變頻器通風散熱設計的要點

在變頻器散熱設計中,都是以垂直安裝為基礎的,橫著安裝散熱會變差的。變頻器都帶有冷卻風扇,但仍要在控制櫃上出風口安裝冷卻風扇,進風口要加濾網以防止灰塵進入控制櫃。

在海拔高於1000m的地方,因為空氣密度降低,因此應加大控制櫃的冷卻風量以改善冷卻效果。理論上變頻器也應考慮降容,每1000m降低5%。但變頻器的負載能力和散熱能力一般比實際使用的要大,所以也要看具體應用。比方說在1500m的地方,但是週期性負載,如電梯,就不必要降容。變頻器的發熱主要來自於IGBT,IGBT的發熱有集中在開和關的瞬間。因此開關頻率高時自然變頻器的發熱量就變大。