Jak upewnić się, że przestrzeń zarezerwowana nie wpływa na wydajność rozpraszania ciepła w polu rozkładu?

 

Podczas projektowaniaobudowa skrzynki rozdzielczej,nasz zespół projektowy musi wziąć pod uwagę kilka czynników, aby mieć pewność, że zarezerwowana przestrzeń nie wpłynie na rozpraszanie ciepła.

 

Ostrożnie planujemy lokalizację przestrzeni zarezerwowanej, aby powstrzymać ją z dala od składników generujących ciepło i jest zgodna z ustalonymi kanałami rozpraszania ciepła. Po drugie, optymalizujemy projekt rozpraszania ciepła, dodając dodatkowe kanały rozpraszania ciepła do zarezerwowanej przestrzeni i wdrażając inteligentne systemy kontroli termicznej. Po trzecie, wybieramy odpowiednie materiały, używamy materiałów opornych na ciepło do izolacji i wybieramy materiały do ​​obudowy o dobrej wydajności rozpraszania ciepła. Na koniec przeprowadzamy symulacje termiczne i faktyczne testy w celu weryfikacji i optymalizacji projektu, aby zapewnić, że przestrzeń zarezerwowana nie zagraża ogólnej wydajności rozpraszania ciepła w polu dystrybucji.

 

Spis treści

1. Rozsądne planowanie zarezerwowanej przestrzeni

2. Optymalizacja projektu odprowadzania ciepła

3. Dobór materiału i obróbka termoizolacyjna

4. Symulacja i testowanie

 

 

 

1. Rozsądne planowanie zarezerwowanej lokalizacji przestrzeni

Trzymać z dala od obszaru skoncentrowanego źródła ciepła:

Wytwarzanie ciepła różnych elementów elektrycznych wskrzynka rozdzielczaróżni się znacznie. Komponenty takie jak transformatory dużej mocy, prostowniki i rezystory dużej mocy generują dużo ciepła podczas pracy i są głównymi źródłami ciepła. Planując zarezerwowaną przestrzeń, należy dokładnie zmierzyć zakres rozpraszania ciepła przez te elementy źródła ciepła i uzyskać rozkład ich pola cieplnego przy różnych obciążeniach za pomocą sprzętu takiego jak kamery termowizyjne. Na przykład w typowej przemysłowej skrzynce rozdzielczej, gdy pracuje transformator dużej mocy, temperatura w promieniu 15-20 cm wokół niego znacznie wzrasta. Dlatego też zarezerwowaną przestrzeń należy ustawić na krawędzi lub w narożniku w odległości co najmniej 20 cm od tych źródeł ciepła, aby uniknąć nadmiernej temperatury miejscowej na skutek bliskości źródła ciepła, wpływającej na możliwość przyszłego wykorzystania zarezerwowanej powierzchni, a także zapobiegającej przeszkody w odprowadzaniu ciepła z innych normalnie działających elementów.

Ponadto należy wziąć pod uwagę kierunek odprowadzania ciepła przez elementy źródła ciepła. Niektóre elementy mogą odprowadzać ciepło w górę, inne zaś w bok. Na przykład niektóre moduły mocy montowane pionowo rozpraszają ciepło głównie w górę. W takim przypadku zarezerwowana przestrzeń powinna być nie tylko oddalona od źródła ciepła w kierunku poziomym, ale także zachować pewną odległość w kierunku pionowym, aby strumień gorącego powietrza nie oddziaływał bezpośrednio na zarezerwowaną przestrzeń.

W połączeniu z układem kanału odprowadzającego ciepło:
Kluczem jest głębokie zrozumienie ustalonej zasady kanału rozpraszania ciepła i kierunku przepływu powietrza pola dystrybucji. Jeśli pole dystrybucji przyjmuje naturalną metodę rozpraszania ciepła konwekcyjnego dolnego wlotu powietrza i górnego gniazdka powietrza, opiera się to na zasadzie wzrostu gorącego powietrza i uzupełniania zimnego powietrza. W tym czasie nie można ustawić przestrzeni zarezerwowanej na prostym kanale wlotu powietrznego i wylotu, aby nie blokować przepływu powietrza jak „blokada dróg”. Na przykład w małej skrzynce dystrybucyjnej wlot powietrza znajduje się po lewej stronie dna, a wylot powietrza znajduje się po prawej stronie góry, a przepływ powietrza wzrasta w kierunku ukośnym. Przestrzeń zarezerwowana może być ustawiona w pozycji równolegle do kanału rozpraszania ciepła, ale nie utrudnia przepływu powietrza, takiego jak prawa krawędź skrzynki rozkładu, aby upewnić się, że powietrze może płynnie przepływać w polu rozkładu i usunąć ciepło.

W przypadku skrzynek dystrybucyjnych, które wykorzystują wymuszoną wentylację do rozproszenia ciepła, to znaczy przyspieszenie przepływu powietrza przez wentylatory i inne urządzenia, przestrzeń zarezerwowaną należy również planować zgodnie z kierunkiem zasilania powietrza i organizacją wentylatora przepływu powietrza. Na przykład osiowe wentylatory zwykle dmuchają powietrze z jednego końca do drugiego, a przestrzeń zarezerwowana powinna uniknąć bezpośredniej ścieżki dmuchania wentylatora i głównego kanału przepływu powietrza, aby uniknąć jednolitego rozkładu przepływu powietrza i rozpraszania ciepła.

 

2. Optymalizuj projekt rozpraszania ciepła
Dodaj kanały rozpraszania ciepła:

Dla zarezerwowanej przestrzeni bardzo konieczne jest zaprojektowanie dodatkowych kanałów odprowadzających ciepło. Na przykład między zarezerwowaną przestrzenią a elementem grzejnym ustawia się płytę prowadzącą. Płyta prowadząca może być wykonana z cienkiej płyty aluminiowej lub tworzywa sztucznego. Jego kształt i kąt należy dokładnie dobrać do kierunku przepływu powietrza w skrzynce rozdzielczej oraz położenia zarezerwowanej przestrzeni. Za pomocą oprogramowania symulacyjnego CFD (obliczeniowa dynamika płynów) można określić optymalny kształt i kąt montażu płyty prowadzącej, aby poprowadzić gorące powietrze tak, aby szybko przepływało do wylotu powietrza i zapobiegało gromadzeniu się gorącego powietrza w pobliżu zarezerwowanej przestrzeni. Na przykład płyta prowadząca jest zaprojektowana tak, aby była nachylona pod kątem 45- stopni, co może skutecznie kierować gorące powietrze emitowane z elementu grzejnego w kierunku wylotu powietrza, bez tworzenia wirów wokół zarezerwowanej przestrzeni.
Oprócz płyty prowadzącej można otwierać małe nawiewniki na bocznej ścianie lub na dole zarezerwowanej przestrzeni. Rozmiar, liczbę i lokalizację tych otworów wentylacyjnych należy określić na podstawie obliczeń i eksperymentów. Jeśli nawiewnik jest za mały, cyrkulacja powietrza nie jest płynna, a ciepło nie może być skutecznie odprowadzane; jeżeli odpowietrznik jest zbyt duży, może to mieć wpływ na poziom ochrony skrzynki rozdzielczej. Ogólnie rzecz biorąc, całkowitą powierzchnię nawiewników należy określić na podstawie objętości zarezerwowanej przestrzeni i oczekiwanej mocy cieplnej. Dla porównania, na każdy metr sześcienny zarezerwowanej przestrzeni można ustawić powierzchnię wentylacyjną wynoszącą 5-10 centymetrów kwadratowych. Jednocześnie na otworach wentylacyjnych należy zainstalować osłony przeciwpyłowe, aby zapobiec przedostawaniu się kurzu i innych ciał obcych do skrzynki rozdzielczej i wpływaniu na działanie elementów elektrycznych.

Przyjmij inteligentną kontrolę rozpraszania ciepła:
Zainstalowanie inteligentnego sprzętu do rozpraszania ciepła, takiego jak inteligentne wentylatory sterowane temperaturą, jest skutecznym sposobem na osiągnięcie precyzyjnego rozpraszania ciepła. Inteligentny system kontroli temperatury składa się z czujników temperatury, sterowników i wentylatorów. Czujniki temperatury należy rozmieścić w różnych kluczowych miejscach skrzynki rozdzielczej, szczególnie w pobliżu zarezerwowanej przestrzeni, aby monitorować zmiany temperatury w czasie rzeczywistym. Kiedy temperatura w skrzynce rozdzielczej wzrasta, czujnik przesyła sygnał temperatury do sterownika, który automatycznie dostosowuje prędkość wentylatora do zadanej temperatury, aby poprawić odprowadzanie ciepła. Przykładowo, gdy temperatura w pobliżu zarezerwowanej przestrzeni osiągnie 40 stopni, sterownik zwiększa prędkość wentylatora z 1000 obr/min do 1500 obr/min, aby temperatura w tym obszarze nie rosła dalej.
Ponadto można również zastosować wentylatory o zmiennej częstotliwości do dostosowania prędkości wentylatora według zmian temperatury, aby osiągnąć bardziej wyrafinowaną kontrolę rozpraszania ciepła. Jednocześnie inteligentny system kontroli temperatury jest zintegrowany z systemem monitorowania skrzynki dystrybucyjnej, a warunki temperatury i status pracy wentylatora w polu dystrybucji są zdalnie monitorowane przez sieć, aby w odpowiednim czasie odkryć potencjalne problemy z rozpraszaniem ciepła i problemy z rozpraszaniem ciepła i Dokonaj korekt.

 

3. Wybór materiału i obróbka izolacji termicznej

Użyj materiałów izolacyjnych termicznych:

Materiały izolacyjne są instalowane pomiędzy zarezerwowaną przestrzenią a elementem grzejnym, aby skutecznie blokować przenoszenie ciepła do zarezerwowanej przestrzeni, zmniejszać wpływ ciepła na zarezerwowaną przestrzeń i nie wpływać na ogólną wydajność rozpraszania ciepła przez skrzynkę rozdzielczą. Na przykład płyta izolacyjna z włókna ceramicznego ma dobrą izolację termiczną, a jej przewodność cieplna wynosi zaledwie 0.05 - 0.15 W/(m·K), co może skutecznie blokować przenoszenie ciepła. Zamontuj płytę izolacyjną z włókna ceramicznego pomiędzy zarezerwowaną przestrzenią a elementem grzejnym, aby utworzyć barierę termiczną. Podczas montażu należy upewnić się, że płyta izolacyjna styka się ściśle z elementem grzejnym i wolną przestrzenią, aby uniknąć szczelin powodujących wyciek ciepła.

Filc izolacyjny aerożelowy jest również doskonałym materiałem termoizolacyjnym o wyjątkowo niskiej przewodności cieplnej i dobrej elastyczności. Aerożelowy filc izolacyjny można owinąć wokół elementu grzejnego lub przykryć wewnętrzną ścianą zarezerwowanej przestrzeni, aby jeszcze bardziej poprawić efekt izolacji termicznej. Przy wyborze materiałów izolacyjnych należy również wziąć pod uwagę takie czynniki, jak odporność ogniowa, odporność na korozję i żywotność, aby zapewnić, że materiały izolacyjne będą mogły nadal odgrywać rolę podczas długotrwałej pracy skrzynki rozdzielczej.

Materiały skorupowe o dobrej wydajności rozpraszania ciepła:
Wybierz materiał skorupy dystrybucji o dobrej wydajności rozpraszania ciepła, takiego jak stop aluminium. Stop aluminium ma wysoką przewodność cieplną, ogólnie między 180-230 w/(m ・ k), która może szybko przenieść ciepło wewnątrz pola dystrybucji na powierzchnię skorupy i rozproszyć. W porównaniu z tradycyjnymi stalowymi skorupami, skuteczność rozpraszania ciepła aluminium stopowa można zwiększyć o 30%-50. Nawet jeśli istnieje przestrzeń zarezerwowana, dobra wydajność rozpraszania ciepła skorupy może pomóc utrzymać niższą temperaturę wewnątrz pudełka i zapewnić ogólny efekt rozpraszania ciepła.

Wybierając materiały ze stopu aluminium, wybierz odpowiedni model stopu aluminium w zależności od środowiska użytkowania i budżetu skrzynki rozdzielczej. Na przykład stop aluminium 6061 ma dobrą wszechstronną wydajność, wysoką wytrzymałość, dobrą odporność na korozję i nadaje się do większości przemysłowych i cywilnych skrzynek rozdzielczych; w przypadku niektórych skrzynek rozdzielczych stosowanych w trudnych warunkach, takich jak tereny nadmorskie lub zakłady chemiczne, można wybrać stop aluminium 5052, który ma lepszą odporność na korozję. Jednocześnie powłokę ze stopu aluminium można również poddać obróbce powierzchniowej, takiej jak anodowanie, która może nie tylko poprawić odporność powłoki na korozję, ale także zwiększyć jej powierzchnię rozpraszania ciepła, jeszcze bardziej poprawiając wydajność rozpraszania ciepła.

 

4. Symulacja i testowanie

Analiza symulacji termicznej:

Na etapie projektowania niezbędne jest wykorzystanie profesjonalnego oprogramowania do symulacji termicznej w celu przeprowadzenia analizy termicznej skrzynki rozdzielczej. Obecnie powszechnie używanym oprogramowaniem do symulacji termicznej są ANSYS Fluent, FloTHERM itp. Po ustaleniu trójwymiarowego modelu skrzynki rozdzielczej, wprowadzeniu parametrów takich jak moc grzewcza, sposób odprowadzania ciepła i właściwości materiałowe elementów elektrycznych, wpływ rezerwy Symulowana jest wydajność rozpraszania ciepła w różnych warunkach pracy. Na przykład podczas procesu symulacji można ustawić różne warunki obciążenia, aby symulować nagrzewanie się komponentów elektrycznych przy pełnym obciążeniu, połowie obciążenia itp. i obserwować rozkład temperatury.

Dostosowując położenie, rozmiar i parametry projektowe odprowadzania ciepła zarezerwowanej przestrzeni, takie jak zmiana kształtu płyty prowadzącej, położenie i rozmiar otworów wentylacyjnych itp., Wykonuje się wiele analiz symulacyjnych w celu znalezienia optymalnego rozwiązania projektowego. Podczas procesu symulacji można wygenerować mapy chmur temperatury i linie przepływu powietrza, aby intuicyjnie wyświetlić rozkład temperatury i przepływ powietrza w skrzynce rozdzielczej, pomagając projektantom dokładnie ocenić wpływ zarezerwowanej przestrzeni na wydajność rozpraszania ciepła i przeprowadzić ukierunkowaną optymalizację. Na przykład na podstawie mapy chmur temperatury stwierdza się, że temperatura w rogu zarezerwowanej przestrzeni jest zbyt wysoka, co można rozwiązać, dostosowując położenie nawiewników lub dodając materiały izolacyjne.

Rzeczywista weryfikacja testu:
Wykonanie prototypu pola dystrybucji i testowanie wydajności rozpraszania ciepła w rzeczywistych warunkach pracy są kluczowymi krokami w sprawdzeniu projektu. Symulować różne możliwe warunki ogrzewania elementów elektrycznych, takich jak symulacja ogrzewania elementów elektrycznych różnych mocy poprzez regulację oporu obciążenia i zmierz temperaturę każdego obszaru w polu rozkładu, w tym przestrzeni zarezerwowanej. Użyj bardzo precyzyjnych czujników temperatury, aby równomiernie ułożyć wiele punktów pomiarowych w polu rozkładu, aby zapewnić dokładne uzyskanie danych temperatury.

Zgodnie z wynikami testu zoptymalizuj projekt. Jeśli okaże się, że temperatura zarezerwowanej przestrzeni jest zbyt wysoka, kanał rozpraszania ciepła można dodatkowo poprawić, na przykład zwiększenie wielkości otworów wentylacyjnych, dostosowanie kąta płyty prowadzącej itp.; lub dostosowanie pozycji materiału izolacyjnego w celu zwiększenia efektu izolacji. Jednocześnie można również przetestować wydajność rozpraszania ciepła w ramach dystrybucji w różnych temperaturach otoczenia, aby zapewnić, że przestrzeń zarezerwowana nie wpłynie na wydajność rozpraszania ciepła w polu rozkładu w różnych środowiskach użytkowania. Dzięki faktycznej weryfikacji testu plan projektowania jest stale optymalizowany w celu zapewnienia, że ​​przestrzeń zarezerwowana nie ma negatywnego wpływu na wyniki rozpraszania ciepła produktu formalnego.