Como garantir que o espaço reservado não afete o desempenho de dissipação de calor da caixa de distribuição?

 

Ao projetar oInclume da caixa de distribuição,nossa equipe de design precisa considerar vários fatores para garantir que o espaço reservado não afete a dissipação de calor.

 

Planejamos cuidadosamente a localização do espaço reservado para mantê-lo longe dos componentes geradores de calor e consistente com os canais de dissipação de calor estabelecidos. Segundo, otimizamos o projeto de dissipação de calor adicionando canais adicionais de dissipação de calor ao espaço reservado e implementando sistemas de controle térmico inteligentes. Terceiro, selecionamos materiais adequados, usamos materiais resistentes ao calor para isolamento e selecionamos materiais de gabinete com bom desempenho de dissipação de calor. Por fim, realizamos simulações térmicas e testes reais para verificar e otimizar o design para garantir que o espaço reservado não comprometa o desempenho geral de dissipação de calor da caixa de distribuição.

 

Índice

1. Planejamento razoável do espaço reservado

2. Otimização do projeto de dissipação de calor

3. Seleção de material e tratamento de isolamento de calor

4. Simulação e teste

 

 

 

1. Planejamento razoável da localização do espaço reservado

Mantenha-se afastado da área de fonte de calor concentrada:

A geração de calor de diferentes componentes elétricos nocaixa de distribuiçãovaria muito. Componentes como transformadores de alta potência, retificadores e resistores de alta potência geram muito calor ao trabalhar e são as principais fontes de calor. Ao planejar o espaço reservado, é necessário medir com precisão a faixa de dissipação de calor desses componentes da fonte de calor e obter sua distribuição de campo térmico sob diferentes cargas através de equipamentos como imagens térmicas. Por exemplo, em uma caixa de distribuição industrial típica, quando o transformador de alta potência está em operação, a temperatura dentro de 15-20 cm em torno dela aumenta significativamente. Portanto, o espaço reservado deve ser colocado na posição da borda ou na canto a pelo menos 20 cm de distância dessas fontes de calor para evitar a temperatura local excessiva devido à proximidade da fonte de calor, afetando a possibilidade de uso futuro do espaço reservado e também prevenindo obstáculos à dissipação de calor de outros componentes de operação normalmente.

Além disso, a direção de dissipação de calor dos componentes da fonte de calor também deve ser considerada. Alguns componentes podem dissipar o calor para cima, enquanto outros podem dissipar o calor lateralmente. Por exemplo, alguns módulos de potência montados verticalmente dissipam principalmente o calor para cima. Neste caso, o espaço reservado não deve apenas ficar afastado da fonte de calor no sentido horizontal, mas também manter uma certa distância no sentido vertical para evitar que o fluxo de ar quente atinja diretamente o espaço reservado.

Combinado com o layout do canal de dissipação de calor:
É fundamental ter um conhecimento profundo do princípio estabelecido do canal de dissipação de calor e da direção do fluxo de ar da caixa de distribuição. Se a caixa de distribuição adota o método de dissipação de calor por convecção natural de entrada de ar inferior e saída de ar superior, isso se baseia no princípio de subida de ar quente e reposição de ar frio. Neste momento, o espaço reservado não deve ser colocado no canal reto de entrada e saída de ar, para não bloquear o fluxo de ar como um “bloqueio”. Por exemplo, em uma pequena caixa de distribuição, a entrada de ar está localizada no lado esquerdo da parte inferior e a saída de ar está localizada no lado direito da parte superior, e o fluxo de ar sobe na direção diagonal. O espaço reservado pode ser colocado em uma posição paralela ao canal de dissipação de calor, mas não atrapalha o fluxo de ar, como a borda direita da caixa de distribuição, para garantir que o ar possa fluir suavemente na caixa de distribuição e retirar o calor.

Para caixas de distribuição que utilizam ventilação forçada para dissipar o calor, ou seja, acelerar o fluxo de ar através de ventiladores e demais equipamentos, o espaço reservado também deve ser planejado de acordo com o sentido de fornecimento de ar e organização do fluxo de ar do ventilador. Por exemplo, ventiladores axiais geralmente sopram ar de uma extremidade a outra, e o espaço reservado deve evitar o caminho de sopro direto do ventilador e o canal principal de fluxo de ar para evitar interferir na distribuição uniforme do fluxo de ar e na eficiência de dissipação de calor.

 

2. Otimize o design de dissipação de calor
Adicione canais de dissipação de calor:

Para o espaço reservado, é muito necessário projetar canais adicionais de dissipação de calor. Por exemplo, uma placa -guia é definida entre o espaço reservado e o elemento de aquecimento. A placa -guia pode ser feita de placa de alumínio fina ou material plástico. Sua forma e ângulo devem ser projetados com precisão de acordo com a direção do fluxo de ar na caixa de distribuição e na posição do espaço reservado. Através do software de simulação CFD (Computational Fluid Dynamics), a forma ideal e o ângulo de instalação da placa -guia podem ser determinados para orientar o ar quente para fluir rapidamente para a saída de ar e evitar o acúmulo de ar quente próximo ao espaço reservado. Por exemplo, a placa -guia foi projetada para ser inclinada em um ângulo de grau 45-, que pode efetivamente guiar o ar quente emitido do elemento de aquecimento até a direção da saída de ar sem formar vórtices em torno do espaço reservado.
Além da placa -guia, pequenos aberturas podem ser abertos na parede lateral ou no fundo do espaço reservado. O tamanho, o número e a localização desses respiradouros precisam ser determinados pelo cálculo e pelo experimento. Se a ventilação for muito pequena, a circulação de ar não será suave e o calor não poderá ser efetivamente removido; Se a ventilação for muito grande, poderá afetar o nível de proteção da caixa de distribuição. De um modo geral, a área total dos respiradouros deve ser determinada com base no volume do espaço reservado e na saída de calor esperada. Para referência, uma área de ventilação de 5-10 centímetros quadrados pode ser definida para cada metro cúbico de espaço reservado. Ao mesmo tempo, as telas de poeira devem ser instaladas nas aberturas para impedir que a poeira e outros objetos estranhos entrem na caixa de distribuição e afetam o desempenho dos componentes elétricos.

Adote Controle inteligente de dissipação de calor:
A instalação de equipamentos inteligentes de dissipação de calor, como ventiladores inteligentes controlados por temperatura, é um meio eficaz para obter dissipação precisa do calor. O sistema inteligente de controle de temperatura consiste em sensores de temperatura, controladores e ventiladores. Os sensores de temperatura devem ser distribuídos em vários locais importantes na caixa de distribuição, especialmente perto do espaço reservado, para monitorar as mudanças de temperatura em tempo real. Quando a temperatura na caixa de distribuição aumenta, o sensor transmite o sinal de temperatura para o controlador, o que ajusta automaticamente a velocidade do ventilador de acordo com a temperatura predefinida para melhorar a dissipação de calor. Por exemplo, quando a temperatura próxima ao espaço reservado atingir 40 graus, o controlador aumenta a velocidade do ventilador de 1000 rpm para 1500 rpm para garantir que a temperatura nessa área não continue a subir.
Além disso, ventiladores de frequência variável também podem ser usados ​​para ajustar a velocidade do ventilador continuamente de acordo com as mudanças de temperatura para obter um controle de dissipação de calor mais refinado. Ao mesmo tempo, o sistema inteligente de controle de temperatura é integrado ao sistema de monitoramento da caixa de distribuição, e as condições de temperatura e o status de operação do ventilador na caixa de distribuição são monitorados remotamente através da rede, de modo a descobrir em tempo hábil possíveis problemas de dissipação de calor e fazer ajustes.

 

3. Seleção de materiais e tratamento de isolamento térmico

Use materiais de isolamento térmico:

Materiais isolantes são instalados entre o espaço reservado e o elemento de aquecimento para bloquear efetivamente a transferência de calor para o espaço reservado, reduzir o impacto térmico no espaço reservado e não afetar o desempenho geral de dissipação de calor da caixa de distribuição. Por exemplo, a placa de isolamento de fibra cerâmica tem bom desempenho de isolamento térmico e sua condutividade térmica é tão baixa quanto 0.05 - 0.15W/(m・K), o que pode bloquear efetivamente a transferência de calor. Instale a placa isolante de fibra cerâmica entre o espaço reservado e a resistência para formar uma barreira térmica. Durante a instalação, certifique-se de que a placa isolante esteja em contato próximo com o elemento de aquecimento e o espaço reservado para evitar lacunas que causem vazamento de calor.

O feltro isolante de aerogel também é um excelente material de isolamento térmico com condutividade térmica extremamente baixa e boa flexibilidade. O feltro isolante de aerogel pode ser enrolado ao redor do elemento de aquecimento ou coberto na parede interna do espaço reservado para aumentar ainda mais o efeito de isolamento térmico. Ao selecionar materiais de isolamento, fatores como resistência ao fogo, resistência à corrosão e vida útil também devem ser considerados para garantir que os materiais de isolamento possam continuar a desempenhar um papel durante a operação a longo prazo da caixa de distribuição.

Materiais de casca com bom desempenho de dissipação de calor:
Escolha um material de revestimento da caixa de distribuição com bom desempenho de dissipação de calor, como liga de alumínio. A liga de alumínio possui alta condutividade térmica, geralmente entre 180-230W/(m·K), o que pode transferir rapidamente o calor dentro da caixa de distribuição para a superfície do invólucro e dissipá-lo. Em comparação com os cascos de aço tradicionais, a eficiência de dissipação de calor dos cascos de liga de alumínio pode ser aumentada em 30%-50%. Mesmo que haja espaço reservado, um bom desempenho de dissipação de calor do invólucro pode ajudar a manter uma temperatura mais baixa dentro da caixa e garantir o efeito geral de dissipação de calor.

Ao selecionar materiais de liga de alumínio, escolha o modelo de liga de alumínio apropriado de acordo com o ambiente de uso e o orçamento da caixa de distribuição. Por exemplo, a liga de alumínio 6061 tem um bom desempenho abrangente, alta resistência, boa resistência à corrosão e é adequada para a maioria das caixas de distribuição industrial e civil; Para algumas caixas de distribuição usadas em ambientes agressivos, como litoral ou locais químicos, a liga de alumínio 5052 pode ser selecionada, o que tem melhor resistência à corrosão. Ao mesmo tempo, a concha de liga de alumínio também pode ser submetida a tratamento de superfície, como o tratamento com anodização, o que pode não apenas melhorar a resistência à corrosão da concha, mas também aumentar sua área de dissipação de calor, melhorando ainda mais o desempenho da dissipação de calor.

 

4. Simulação e teste

Análise de simulação térmica:

Durante a fase de projeto, é essencial utilizar um software profissional de simulação térmica para realizar análises térmicas na caixa de distribuição. Atualmente, o software de simulação térmica comumente usado inclui ANSYS Fluent, FloTHERM, etc. Ao estabelecer um modelo tridimensional da caixa de distribuição, inserindo parâmetros como potência de aquecimento, método de dissipação de calor e propriedades do material dos componentes elétricos, a influência do reservado espaço no desempenho de dissipação de calor sob diferentes condições de trabalho é simulado. Por exemplo, durante o processo de simulação, diferentes condições de carga podem ser definidas para simular o aquecimento de componentes elétricos sob plena carga, meia carga, etc., e observar a distribuição de temperatura.

Ajustando os parâmetros de projeto de posição, tamanho e dissipação de calor do espaço reservado, como alterar a forma da placa -guia, a posição e o tamanho dos respiradouros, etc., são realizadas análises de simulação múltipla para encontrar a solução ideal de design. Durante o processo de simulação, os mapas de nuvem de temperatura e as linhas de fluxo de ar podem ser gerados para exibir intuitivamente a distribuição de temperatura e o fluxo de ar na caixa de distribuição, ajudando os designers a julgar com precisão a influência do espaço reservado no desempenho de dissipação de calor e a executar a otimização direcionada. Por exemplo, através do mapa da nuvem de temperatura, verifica -se que a temperatura em um canto do espaço reservado é muito alto, o que pode ser resolvido ajustando a posição dos respiradouros ou adicionando materiais de isolamento.

Verificação real do teste:
Fazer um protótipo da caixa de distribuição e testar o desempenho de dissipação de calor em condições operacionais reais são as principais etapas para verificar o design. Simule várias condições de aquecimento possíveis dos componentes elétricos, como simular o aquecimento de componentes elétricos de diferentes poderes, ajustando a resistência da carga e meça a temperatura de cada área na caixa de distribuição, incluindo o espaço reservado. Use sensores de temperatura de alta precisão para organizar uniformemente vários pontos de medição na caixa de distribuição para garantir que os dados de temperatura possam ser obtidos com precisão.

De acordo com os resultados do teste, otimize o design. Caso se verifique que a temperatura do espaço reservado é muito elevada, o canal de dissipação de calor pode ser melhorado ainda mais, como aumentar o tamanho das aberturas, ajustar o ângulo da placa guia, etc.; ou ajustar a posição do material de isolamento para aumentar o efeito de isolamento. Ao mesmo tempo, o desempenho de dissipação de calor da caixa de distribuição sob diferentes temperaturas ambientes também pode ser testado para garantir que o espaço reservado não afetará o desempenho de dissipação de calor da caixa de distribuição em vários ambientes de uso real. Através da verificação de testes reais, o plano de design é continuamente otimizado para garantir que o desempenho de dissipação de calor do produto formal não seja afetado negativamente pelo espaço reservado.