طرق تبريد محول التردد العالي الطاقة
توفر محولات التردد الطاقة والتحكم للمحركات التجارية والصناعية ويجب حمايتها حرارياً وفقًا لتصميمها وبيئة التطبيق. تتمثل المزايا الرئيسية لمحول التردد في التحكم المرن، والأداء المستقر لبدء التشغيل وإيقاف التشغيل، وتوفير كبير للطاقة الناتج عن مراوح الطرد المركزي والمضخات التي تعمل تحت حمل متغير.
لا يتم زيادة كفاءة معظم محولات التردد وملحقاتها بنسبة 4 بالمائة فحسب، بل تزداد أيضًا بنسبة 2 بالمائة في النظام الإلكتروني. ومع ذلك، نظرًا لتحويل الطاقة الكبير في محول التردد عالي الطاقة، حتى لو كان فقدان الكفاءة منخفضًا، فإنه سيؤدي إلى توليد حرارة ضائعة من عدة كيلووات إلى عشرات الكيلووات. يجب أن نحاول تبديد هذه الحرارة.
1. مفتوحة أو مختومة:
في خزانة مفتوحة ومبردة بالهواء، من السهل إزالة هذه الحرارة. ومع ذلك، في البيئة القاسية، من المستحيل استخدام تبريد مروحة المرشح أو تدفق الهواء المباشر للتبريد، وأصبحت إدارة حرارة الغلاف جزءًا مهمًا من عملية التصميم. تعد استراتيجية البحث مهمة جدًا لمحول التردد الذي يقوم بتبريد القشرة المختومة ذات الطاقة المتوسطة والعالية بكفاءة وسلبية واقتصادية في البيئة القاسية.
يمكن لخزانة تدفق الهواء المفتوح أن تسمح للهواء المحيط بالدوران عبر الخزانة وتبريد الوحدة عالية الطاقة بشكل مباشر وفعال. لا تسمح العلبة المغلقة للهواء الخارجي بالدخول إلى الكابينة، ولكنها تستخدم الهواء الموجود في الكابينة لتبريد المنتجات الإلكترونية وتصدير الحرارة إلى الهواء المحيط من خلال المبادل الحراري. كلا الخزانتين مناسبتان لأنظمة الطاقة المنخفضة. ومع ذلك، بالنسبة للعديد من خزانات العاكس عالية الطاقة، يكون مستوى استهلاك الطاقة أعلى من مستوى تبريد الهواء. يتم تبريد المكونات ذات الطاقة المنخفضة عمومًا بشكل مباشر عن طريق تدفق الهواء، بينما يتم تبريد المكونات ذات الطاقة الأعلى بشكل مباشر أو غير مباشر عن طريق مياه تبريد المنشأة أو نظام ضغط البخار أو نظام ضخ السائل.
2. التبريد بالحرارة:
Loop thermosyphon (LTS) عبارة عن جهاز تبريد ثنائي الطور يعمل بالجاذبية. طريقة عملها تشبه طريقة عمل الأنابيب الحرارية. وطالما أن سائل العمل يتبخر ويتكثف في دورة مغلقة، فيمكنه نقل الحرارة ضمن مسافة معينة. بالمقارنة مع الأنابيب الحرارية، فإن الميزة الرئيسية للسيفون الحراري الحلقي هي أنه يمكنه استخدام سائل عمل موصل ونقل الطاقة العالية بكفاءة وعن بعد. بالمقارنة مع سائل التبريد النشط أو ضغط البخار أو نظام التبريد ثنائي الطور المضخوخ، فإن السيفون الحراري الحلقي لا يحتوي على أجزاء متحركة ولديه موثوقية أعلى. يعتبر السيفون الحراري الحلقي مناسبًا جدًا لنقل الحرارة المهدرة عالية الطاقة من معدات الطاقة الإلكترونية الموجودة في الخزانة إلى البيئة الخارجية للخزانة.
3. مبادل حراري قذيفة مختومة:
في مزيج من المفتاح الحراري الحلقي والمبادل الحراري المختوم، يتم تثبيت ترانزستور ثنائي القطب ذو بوابة معزولة عالية الطاقة (IGBT) أو الثايرستور المبدّل للبوابة المتكاملة (IGCT) على اللوحة الباردة للسيفون الحراري الحلقي. يتم تبديد الحمل الذي يبلغ 10 كيلو واط بالإضافة إلى الحمل الحراري في هواء الخزانة الخارجية من خلال سيفون حراري حلقي. يتم تبريد جميع المكونات الإلكترونية الثانوية بواسطة مبادل حراري غازي محكم الغلق، والذي يمكنه تصدير حرارة ضائعة تبلغ حوالي 1 كيلو واط. يمكن للمبرد ذو الغلاف المحكم تفريغ الحرارة المتولدة من المكونات المنخفضة الطاقة والموزعة في خزانة إلكترونيات الطاقة، ومنع الملوثات الموجودة في الهواء الخارجي من التفاعل مع هذه المكونات. يمكن للجمع بين حلي التبريد تبريد وحدة التحكم في المحرك عالي الطاقة بشكل موثوق في الغلاف المحكم الذي تتطلبه بيئة العمل القاسية.
4. التبريد السائل:
التبريد السائل هو وسيلة شائعة للتبريد السائل الصناعي. بالنسبة لمعدات محول التردد، نادرًا ما يتم استخدام هذه الطريقة لتبديد الحرارة بسبب تكلفتها العالية وحجمها الكبير عند استخدامها في محول التردد ذو السعة الصغيرة. علاوة على ذلك، نظرًا لأن قدرة محول التردد العام تتراوح من بضعة كيلو فولت أمبير إلى ما يقرب من 100 كيلو فولت أمبير والقدرة ليست كبيرة جدًا، فمن الصعب جعل أداء التكلفة مقبولًا للمستخدمين. تُستخدم هذه الطريقة فقط في المناسبات الخاصة) ومحولات التردد ذات السعة الكبيرة بشكل خاص.
بغض النظر عن الحل الحراري الذي يتم اعتماده، يجب تحديد استهلاك الطاقة وفقًا لسعة محول التردد، ويجب اختيار المراوح والمشعات المناسبة لتحقيق أداء ممتاز من حيث التكلفة. وفي الوقت نفسه، يجب أن تؤخذ العوامل البيئية التي يستخدمها محول التردد في الاعتبار بشكل كامل. في ضوء البيئة القاسية، يجب اتخاذ التدابير المناسبة لضمان التشغيل العادي والموثوق لمحول التردد. من وجهة نظر محول التردد نفسه، يجب تجنب تأثير العوامل الضارة قدر الإمكان لضمان التشغيل الموثوق لمحول التردد.
