Расчет параметров охладителя.

Предварительно определяется требуемое суммарное переходное тепловое сопротивление охладитель—окружающая среда в расчете на суммарную мощность, выделяемую всеми устанавливаемыми на данный охладитель силовыми полупроводниковыми приборами (модулями). При установке модулей (выпрямитель, инвертор) на общий охладитель требуемое сопротивление определяется аналогично суммарному сопротивлению при параллельном включении резисторов:

(21)

Как правило, на один охладитель удается установить все приборы при мощности инвертора до 55 кВт. Критерием перехода к применению двух и более охладителей служит длина требуемого профиля охладителя, которая для эффективного использования поверхности профиля должна быть не более 1 м.

Площадь охладителя (рис. 18), наиболее широко применяемого в рассматриваемых ПЧ, участвующая в излучении тепла, определятся по формуле:

A_rad=2d(b + h), (22)

где d, b и h — габаритные размеры профиля.

Рис. 18. Охладитель (гребенка)

Площадь данного охладителя, участвующая в конвекции,

A_conv=2d(b +m(h-c)), (23)

где т — число ребер.

Переходное сопротивление излучению тепла

(24)

где Т_с — температура поверхности охладителя, К; Т_a — температура окружающего воздуха, К; Δ T = = Т_с - Т_а; Е — коэффициент излучения поверхности (Е = 0, 8 для алюминия).

Переходное температурное сопротивление теплопередачи конвекцией (при d< 1 м)

(25)

где F_red — коэффициент ухудшения теплоотдачи (конвекции) при расстоянии между ребрами охладителя 20 мм и менее. График зависимости F_red от расстояния между ребрами дан на рис. 19.

Переходное температурное сопротивление охладитель—окружающая среда при естественном охлаждении

(26)

Следовательно, для данного типа охладителя имеем следующую зависимость:

(27)

где A, В, С — коэффициенты, получаемые при подстановке (24) и (25) в (26).

Температурное сопротивление является при прочих неизменных условиях нелинейной функцией длины охладителя d при расположении ребер вертикально. Для конкретного типа охладителя требуется рассчитать зависимость R_th(f-a)=f(d) и выбрать длину охладителя d так, чтобы температурное сопротивление было не более расчетного значения (19) для всех приборов, установленных на охладителе. Например, для ПЧ на мощность двигателя 55 кВт R_th(f-a)≈ 0, 03 °С/Вт, а на мощность двигателя 2, 2 кВт — R_th(f-a)≈ 0, 8 °С/Вт.

Рис. 19. Зависимость коэффициента F_red ухудшения конвекции от расстояния между ребрами охладителя

Ряд фирм, производящих профили для охладителей, дают на свою продукцию зависимости R_th(f-a)=f(d) или значения R_th(f-a) на единицу длины профилей, а также зависимости R_th(f-a) от скорости охлаждающего воздуха. При скорости охлаждающего воздуха 3 м/с тепловое переходное сопротивление уменьшается в среднем в 1, 7—2 раза. Следовательно, по сравнению с расчетной длиной профиля для естественного охлаждения длина охладителя при принудительном воздушном охлаждении со скоростью воздуха 3 м/с может быть уменьшена также в 1, 7—2 раза.