Suure võimsusega sagedusmuunduri termojahutus

Sagedusmuundurid pakuvad toidet ja juhtimist kaubanduslikele ja tööstuslikele mootoritele ning need peavad olema termiliselt kaitstud vastavalt nende konstruktsioonile ja kasutuskeskkonnale. Sagedusmuunduri peamised eelised on paindlik juhtimine, stabiilne käivitus- ja seiskamisjõudlus ning muutuva koormuse all töötavate tsentrifugaalventilaatorite ja pumpade oluline energiasääst.

Enamiku sagedusmuundurite ja nende tarvikute tõhusust ei suurendata mitte ainult 4 protsenti, vaid ka elektroonilises süsteemis 2 protsenti. Kuid suure võimsusega sagedusmuunduri suure võimsuse muundamise tõttu, isegi kui efektiivsuskadu on väike, põhjustab see heitsoojuse teket mitmest kilovatist kuni kümnete kilovattideni. Peame püüdma seda soojust hajutada.

1. Avatud või suletud:

Avatud õhkjahutusega kapis on neid kuumusi lihtne eemaldada. Karmis keskkonnas on aga võimatu kasutada jahutamiseks filtriventilaatoriga jahutust ega otsest õhuvoolu ning kesta soojusjuhtimine on muutunud disainiprotsessi oluliseks osaks. Keskmise ja suure võimsusega suletud kesta tõhusalt, passiivselt ja säästlikult karmis keskkonnas jahutava sagedusmuunduri jaoks on uurimisstrateegia väga oluline.

Avatud õhuvoolukapp võib lasta välisõhul läbi kapi tsirkuleerida ning jahutada suure võimsusega moodulit vahetult ja tõhusalt. Suletud korpus ei lase välisõhku kappi siseneda, vaid kasutab kapis olevat õhku elektroonikatoodete jahutamiseks ja soojuse eksportimiseks läbi soojusvaheti välisõhku. Mõlemad kapid sobivad madala võimsusega süsteemidele. Paljude suure võimsusega inverterkilpide energiatarbimise tase on aga kõrgem kui õhkjahutuse oma. Madala võimsusega komponente jahutatakse tavaliselt otse õhuvooluga, samas kui suurema võimsusega komponente jahutatakse otse või kaudselt rajatise jahutusvee, auru kokkusurumissüsteemi või pumbatava vedeliku süsteemiga.

2. Termosüfoonjahutus:

Silmustermosüfoon (LTS) on raskusjõul töötav kahefaasiline jahutusseade. Nende töörežiim on sarnane soojustoru töörežiimiga. Kuni töövedelik aurustub ja kondenseerub suletud tsüklis, suudab see soojust teatud kaugusel edasi anda. Võrreldes soojustoruga on silmustermosifooni peamine eelis see, et see suudab kasutada juhtivat töövedelikku ja edastada suurt võimsust tõhusalt ja eemalt. Võrreldes aktiivse vedela jahutusvedeliku, aurukompressiooni või pumbatava kahefaasilise jahutussüsteemiga, pole silmustermosifoonil liikuvaid osi ja see on suurema töökindlusega. Silmustermosüfoon sobib väga hästi suure võimsusega heitsoojuse ülekandmiseks kapis asuvatest jõuelektroonikaseadmetest kapi väliskeskkonda.

3. Suletud korpusega soojusvaheti:

Silmustermosifooni ja suletud soojusvaheti kombinatsioonis paigaldatakse silmustermosifooni külmale plaadile suure võimsusega isoleeritud pais-bipolaartransistor (IGBT) või integreeritud paisuga kommuteeritud türistor (IGCT). Selle 10 kW koormus pluss soojuskoormus hajub väliskapi õhku läbi silmustermosifooni. Kõiki sekundaarseid elektroonikakomponente jahutatakse suletud gaas-gaassoojusvahetiga, mis suudab väljastada heitsoojust umbes 1 kW. Suletud kestaga jahuti võib eraldada jõuelektroonikakapi väikese võimsusega ja hajutatud komponentide tekitatud soojust ning takistada välisõhu saasteainetel nende komponentidega suhtlemist. Kahe jahutuslahenduse kombinatsioon võib suure võimsusega mootorikontrollerit usaldusväärselt jahutada suletud kestas, mida karm töökeskkond nõuab.

4. Vedeljahutus:

Vedelikjahutus on levinud viis tööstuslikuks vedelikjahutuseks. Sagedusmuunduri seadmete puhul kasutatakse seda meetodit harva soojuse hajutamiseks selle kõrge hinna ja suure mahu tõttu, kui seda kasutatakse väikese võimsusega sagedusmuunduris. Pealegi, kuna üldsagedusmuunduri võimsus on mõnest KVA-st ligi 100 KVA-ni ja võimsus ei ole väga suur, on kulutulemust kasutajatele raske vastuvõetavaks muuta. Seda meetodit kasutatakse ainult erijuhtudel) ja eriti suure võimsusega sagedusmuundurite puhul.

Olenemata sellest, millist soojuslahendust kasutatakse, määratakse selle võimsustarve vastavalt sagedusmuunduri võimsusele ning suurepärase kulutasuvuse saavutamiseks tuleb valida sobivad ventilaatorid ja radiaatorid. Samal ajal tuleb täielikult arvesse võtta sagedusmuunduri kasutatavaid keskkonnategureid. Arvestades karmi keskkonda, tuleb kasutusele võtta vastavad meetmed, et tagada sagedusmuunduri normaalne ja töökindel töö. Sagedusmuunduri enda seisukohast tuleks sagedusmuunduri töökindla töö tagamiseks võimalikult palju vältida ebasoodsate tegurite mõju.