Kuidas tagada, et reserveeritud ruum ei mõjuta jaotuskasti soojuse hajumise jõudlust?

 

Projekteerimiseljaotuskarbi korpus,meie disainimeeskond peab arvestama mitme teguriga tagamaks, et reserveeritud ruum ei mõjutaks soojuse hajumist.

 

Planeerime hoolikalt reserveeritud ruumi asukoha, et hoida see soojust tekitavatest komponentidest eemal ja kooskõlas väljakujunenud soojuse hajumise kanalitega. Teiseks optimeerime soojuse hajumise disaini, lisades reserveeritud ruumile täiendavaid soojuse hajumise kanaleid ja rakendades intelligentseid soojusjuhtimissüsteeme. Kolmandaks valime sobivad materjalid, kasutame isolatsiooniks kuumakindlaid materjale ja valime hea soojuseraldusvõimega korpuse materjalid. Lõpuks teostame soojussimulatsioone ja tegelikke teste, et kontrollida ja optimeerida konstruktsiooni tagamaks, et reserveeritud ruum ei kahjusta jaotuskarbi üldist soojuse hajumist.

 

Sisukord

1. Reserveeritud ruumi mõistlik planeerimine

2. soojuse hajumise disaini optimeerimine

3. Materjali valik ja soojusisolatsiooni töötlemine

4. Simulatsioon ja testimine

 

 

 

1. Reserveeritud ruumi asukoha mõistlik planeerimine

Hoidke eemal kontsentreeritud soojusallika piirkonnast:

Erinevate elektriliste komponentide soojuse tootminejaotuskastvarieerub suuresti. Sellised komponendid nagu suure võimsusega trafod, alaldid ja suure võimsusega takistid tekitavad töötamisel palju soojust ja on peamised soojusallikad. Reserveeritud ruumi kavandamisel on vaja nende soojusallika komponentide soojuse hajumise vahemikku täpselt mõõta ja saada nende termovälja jaotus erinevate koormuste all seadmete, näiteks termiliste kujutiste kaudu. Näiteks tüüpilises tööstuslikus jaotuskastis, kui suure võimsusega trafo töötab, tõuseb temperatuur 15-20 cm selle ümber märkimisväärselt. Seetõttu tuleks reserveeritud ruum seada nendest soojusallikatest vähemalt 20 cm kaugusel asuvasse serva või nurgapositsiooni, et vältida soojusallika läheduse tõttu liigset kohalikku temperatuuri, mõjutades reserveeritud ruumi edaspidist kasutamist ja takistada ka Teiste normaalselt töötavate komponentide soojuse hajumise takistused.

Lisaks tuleb arvestada ka soojusallika komponentide soojuse hajumise suunda. Mõned komponendid võivad soojust hajutada ülespoole, teised aga külgsuunas. Näiteks mõned vertikaalselt paigaldatud toitemoodulid hajutavad soojust peamiselt ülespoole. Sel juhul ei tohiks reserveeritud ruum olla mitte ainult horisontaalsuunas soojusallikast eemal, vaid ka vertikaalsuunas teatud vahemaa, et vältida kuuma õhuvoolu otsest mõju reserveeritud ruumile.

Koos soojuse hajumise kanali paigutusega:
Oluline on sügav arusaamine väljakujunenud soojuse hajumise kanali põhimõttest ja jaotuskarbi õhuvoolu suunast. Kui jaotuskarp kasutab alumise õhu sisselaskeava ja ülemise õhu väljalaskeava loomuliku konvektsioonisoojuse hajumise meetodit, põhineb see kuuma õhu tõusmise ja külma õhu täiendamise põhimõttel. Sel ajal ei tohi reserveeritud ruumi seada õhu sisse- ja väljalaskeava sirgele kanalile, et mitte takistada õhuvoolu "teetõkkena". Näiteks väikeses jaotuskastis asub õhu sisselaskeava põhja vasakul küljel ja õhu väljalaskeava ülaosa paremal küljel ning õhuvool tõuseb diagonaalis. Reserveeritud ruumi saab seada soojuseralduskanaliga paralleelsesse asendisse, kuid see ei takista õhuvoolu, näiteks jaotuskarbi paremasse serva, et tagada õhu sujuv liikumine jaotuskarbis ja soojuse äravõtmine.

Jaotuskarpide jaoks, mis kasutavad soojuse hajutamiseks sundventilatsiooni, st kiirendavad õhuvoolu läbi ventilaatorite ja muude seadmete, tuleks ka reserveeritud ruum planeerida vastavalt ventilaatori õhuvarustuse suunale ja õhuvoolu korraldusele. Näiteks aksiaalventilaatorid puhuvad tavaliselt õhku ühest otsast teise ning reserveeritud ruum peaks vältima ventilaatori otsest puhumisteed ja peamist õhuvoolukanalit, et vältida õhuvoolu ühtlase jaotumise ja soojuse hajumise efektiivsuse segamist.

 

2.
Lisage soojuse hajumise kanaleid:

Reserveeritud ruumi jaoks on väga vaja kavandada täiendavad soojuse hajumiskanalid. Näiteks seatakse reserveeritud ruumi ja kütteelemendi vahele juhtplaat. Juhtplaadi saab valmistada õhukesest alumiiniumplaadist või plastmaterjalist. Selle kuju ja nurk tuleks täpselt kujundada vastavalt jaotuskasti õhuvoolu suunale ja reserveeritud ruumi asukohale. CFD (arvutusliku vedeliku dünaamika) simulatsioonitarkvara kaudu saab juhtplaadi optimaalse kuju ja paigaldusnurga kindlaks määrata, et suunata kuum õhk kiiresti voolama õhupunkti ja vältida kuuma õhu kogunemist reserveeritud ruumi lähedal. Näiteks on juhtplaat mõeldud kaldumiseks 45- kraadi nurga all, mis suudab sooja õhku tõhusalt suunata kütteelemendilt õhu väljalaskeava suunas, moodustamata keeriseid reserveeritud ruumi ümber.
Lisaks juhtplaadile saab reserveeritud ruumi külgseinal või põhjas avada väikesed tuulutusavad. Nende ventilatsiooniavade suurus, arv ja asukoht tuleb kindlaks määrata arvutuste ja katsetega. Kui õhutusava on liiga väike, ei ole õhuringlus sujuv ja soojust ei saa tõhusalt eemaldada; kui õhutusava on liiga suur, võib see mõjutada jaotuskarbi kaitsetaset. Üldiselt tuleks ventilatsiooniavade kogupindala määrata reserveeritud ruumi mahu ja eeldatava soojusvõimsuse põhjal. Võrdluseks saab iga reserveeritud ruumi kuupmeetri kohta määrata 5-10 ruutsentimeetri suuruse õhutusala. Samal ajal tuleks ventilatsiooniavade juurde paigaldada tolmuekraanid, et vältida tolmu ja muude võõrkehade sattumist jaotuskarpi ning elektrikomponentide töövõimet mõjutamist.

Kasutage intelligentset soojuse hajumise juhtimist:
Arukate soojuseraldusseadmete, näiteks intelligentsete temperatuuriga ventilaatorite paigaldamine on tõhus vahend täpse soojuse hajumise saavutamiseks. Nutikas temperatuurijuhtimissüsteem koosneb temperatuurianduritest, kontrolleritest ja ventilaatoritest. Temperatuuriandurid tuleks paigutada jaotuskarbi erinevatesse võtmekohtadesse, eriti reserveeritud ruumi lähedale, et jälgida temperatuurimuutusi reaalajas. Kui temperatuur jaotuskarbis tõuseb, edastab andur temperatuurisignaali kontrollerile, mis reguleerib automaatselt ventilaatori kiirust vastavalt eelseadistatud temperatuurile, et suurendada soojuse hajumist. Näiteks kui temperatuur reserveeritud ruumi lähedal jõuab 40 kraadini, suurendab kontroller ventilaatori kiirust 1000 p/min-lt 1500 p/min, et temperatuur selles piirkonnas ei tõuseks.
Lisaks saab muutuva sagedusega ventilaatoreid kasutada ka ventilaatori kiiruse astmeliseks reguleerimiseks vastavalt temperatuurimuutustele, et saavutada täpsem soojuse hajumise kontroll. Samal ajal on intelligentne temperatuuri juhtimissüsteem integreeritud jaotuskarbi seiresüsteemiga ning jaotuskarbi temperatuuritingimusi ja ventilaatori tööolekut jälgitakse võrgu kaudu kaugjuhtimisega, et õigeaegselt avastada võimalikud soojuse hajumise probleemid ja teha kohandusi.

 

3. Materjali valik ja soojusisolatsiooni töötlemine

Kasutage soojusisolatsioonimaterjale:

Reserveeritud ruumi ja kütteelemendi vahele paigaldatakse isoleermaterjalid, et tõhusalt blokeerida soojusülekanne reserveeritud ruumi, vähendada soojuslikku mõju reserveeritud ruumile ega mõjuta jaotuskarbi üldist soojuse hajumist. Näiteks keraamilisel kiudisolatsiooniplaadil on hea soojusisolatsioonivõime ja selle soojusjuhtivus on nii madal kui 0.05 - 0,15 W/(m・K), mis võib tõhusalt blokeerida soojusülekande. Paigaldage keraamiline kiudisolatsiooniplaat reserveeritud ruumi ja kütteelemendi vahele, et moodustada soojustõke. Paigaldamise ajal veenduge, et isolatsiooniplaat oleks tihedas kontaktis kütteelemendi ja reserveeritud ruumiga, et vältida soojuslekkeid põhjustavaid lünki.

Airgel isolatsioonivilt on ka suurepärane soojusisolatsioonimaterjal, millel on äärmiselt madal soojusjuhtivus ja hea painduvus. Soojusisolatsiooniefekti veelgi tugevdamiseks võib õhugeelist isolatsioonivildi keerata ümber kütteelemendi või katta reserveeritud ruumi siseseinale. Isolatsioonimaterjalide valikul tuleks arvesse võtta ka selliseid tegureid nagu tulepüsivus, korrosioonikindlus ja kasutusiga, et isolatsioonimaterjalid saaksid jaotuskarbi pikaajalise töötamise ajal jätkuvalt oma rolli mängida.

Koorematerjalid, millel on hea soojuse hajumise jõudlus:
Valige jaotuskarbi kesta materjal, millel on hea soojuseraldusvõime, näiteks alumiiniumisulam. Alumiiniumsulamil on kõrge soojusjuhtivus, tavaliselt vahemikus 180-230W/(m・K), mis suudab jaotuskarbis oleva soojuse kiiresti kesta pinnale üle kanda ja selle hajutada. Võrreldes traditsiooniliste teraskestadega saab alumiiniumisulamist kestade soojuse hajumise efektiivsust suurendada 30%-50%. Isegi kui ruumi on reserveeritud, võib kesta hea soojuseraldusvõime aidata hoida kasti sees madalamat temperatuuri ja tagada üldise soojuse hajumise efekti.

Alumiiniumsulamist materjalide valimisel valige sobiv alumiiniumisulami mudel vastavalt kasutuskeskkonnale ja jaotuskarbi eelarvele. Näiteks 6061 alumiiniumisulamil on hea terviklik jõudlus, kõrge tugevus, hea korrosioonikindlus ja see sobib enamiku tööstuslike ja tsiviiljaotuskastide jaoks; Mõnede karmides keskkondades, näiteks mereäärsetes või keemilistes kohtades kasutatavate jaotuskastide jaoks saab valida 5052 alumiiniumisulami, millel on parem korrosioonikindlus. Samal ajal võib alumiiniumisulamist kesta töödelda ka pinnatöötlusega, näiteks anodeerimisega, mis mitte ainult ei paranda kesta korrosioonikindlust, vaid suurendab ka selle soojuse hajumise ala, parandades veelgi soojuse hajumise jõudlust.

 

4. Simulatsioon ja testimine

Termiline simulatsiooni analüüs:

Kujundusetapis on oluline kasutada professionaalset termilise simulatsiooni tarkvara, et läbida levitamiskastis termiline analüüs. Praegu hõlmab tavaliselt kasutatav termiline simulatsioonitarkvara ANSYS FLUENT, FLORTORTROM jne, luues jaotuskasti kolmemõõtmelise mudeli, sisestusparameetrid nagu küttejõud, soojuse hajumise meetod ja elektriliste komponentide materiaalsed omadused, reserveeritud mõju Simuleeritakse ruumi erinevates töötingimustes soojuse hajumise jõudlusele. Näiteks saab simulatsiooniprotsessi ajal seada erinevad koormustingimused, et simuleerida elektriliste komponentide kuumutamist täiskoormuse, poolekoormuse jms all ja jälgida temperatuuri jaotust.

Reguleerides reserveeritud ruumi asukoha, suuruse ja soojuse hajumise kujundusparameetreid, näiteks juhtplaadi kuju muutmine, tuulutusavade asukoht ja suurus jne, tehakse optimaalse disainilahenduse leidmiseks mitu simulatsioonianalüüsi. Simulatsiooniprotsessi ajal saab temperatuuripilvekaarte ja õhuvoolu voolujoone genereerida, et intuitiivselt kuvada jaotuskastis temperatuuri jaotus ja õhuvoolu voog, aidates disaineritel täpselt hinnata reserveeritud ruumi mõju soojuse hajumise jõudlusele ja teostada sihipärase optimeerimise. Näiteks leitakse temperatuuri pilvekaardi kaudu, et reserveeritud ruumi nurgas olev temperatuur on liiga kõrge, mida saab lahendada, reguleerides tuulutusavade asukohta või lisades isolatsioonimaterjale.

Tegelik testimise kinnitus:
Jaotuskarbi prototüübi valmistamine ja soojuse hajumise testimine tegelikes töötingimustes on konstruktsiooni kontrollimise peamised sammud. Simuleerida erinevaid võimalikke elektriliste komponentide kuumenemistingimusi, näiteks simuleerida erineva võimsusega elektrikomponentide kuumenemist koormuse takistuse reguleerimise teel, ja mõõta jaotuskarbi iga ala temperatuuri, sealhulgas reserveeritud ruumi. Kasutage ülitäpseid temperatuuriandureid, et paigutada jaotuskastis ühtlaselt mitu mõõtmispunkti, et tagada temperatuuriandmete täpne saamine.

Vastavalt katsetulemustele optimeerige disaini. Kui leitakse, et reserveeritud ruumi temperatuur on liiga kõrge, saab soojuse hajumise kanalit veelgi parandada, näiteks suurendada ventilatsiooniavade suurust, reguleerida juhtplaadi nurka jne; või isolatsioonimaterjali asendi reguleerimine isolatsiooniefekti suurendamiseks. Samal ajal saab testida ka jaotuskarbi soojuse hajumist erinevatel välistemperatuuridel, et tagada, et reserveeritud ruum ei mõjutaks jaotuskarbi soojuse hajumist erinevates tegelikes kasutuskeskkondades. Tegeliku katsekontrolli kaudu optimeeritakse disainiplaani pidevalt tagamaks, et reserveeritud ruum ei mõjuta negatiivselt ametliku toote soojuse hajumist.