Sebagian besar inverter berdaya tinggi dan komponen elektronik terkait terintegrasi ke dalam kabinet listrik. Inverter tidak hanya meningkatkan efisiensi sistem, tetapi efisiensi inverter itu sendiri juga sangat tinggi, dengan kerugian hanya 2% hingga 4%. Namun, karena konversi daya yang besar pada inverter berdaya tinggi, meskipun kehilangan efisiensi rendah, hal ini akan menghasilkan beberapa kilowatt hingga puluhan kilowatt panas limbah, yang harus dibuang.
Di lemari terbuka berpendingin udara, mudah untuk menghilangkan panas ini. Namun, di lingkungan yang keras di mana pendinginan kipas yang disaring atau pendinginan melalui aliran udara langsung tidak memungkinkan, pengelolaan termal penutup menjadi bagian penting dari proses desain. Strategi sangat penting untuk mendinginkan drive enclosure berdaya sedang dan tinggi secara efisien, pasif, dan ekonomis di lingkungan yang keras.
Lemari aliran udara terbuka memungkinkan udara ambien mengalir melalui kabinet, secara efektif mendinginkan modul berdaya tinggi secara langsung. Namun, pendinginan yang efisien ini dapat menyebabkan kontaminan eksternal masuk ke dalam wadah, yang biasanya diminimalkan dengan menggunakan sistem filter kipas untuk menyaring aliran udara ke dalam kabinet. Filter membantu mengurangi debu dan kotoran, tetapi memerlukan perawatan rutin untuk membersihkan atau mengganti filter.
Dalam sistem ini, komponen berdaya tinggi (transistor bipolar gate berisolasi, thyristor terintegrasi yang terintegrasi dengan gerbang, penyearah yang dikendalikan silikon) biasanya dihubungkan ke pelat dingin berpendingin fluida. Cairan kemudian menolak panas ke udara sekitar menggunakan sistem kompresi uap atau melalui penukar panas cairan-ke-udara. Dalam kedua kasus, penukar panas udara ambien yang dibutuhkan dapat ditempatkan di dalam atau di luar fasilitas. Kekurangan utama dari sistem ini adalah tantangan memasukkan cairan ke dalam kabinet dan mengalirkan cairan pendingin masuk dan keluar dari kabinet.
Loop Thermosyphons (LTS) adalah perangkat pendingin dua fase yang digerakkan oleh gravitasi. Mereka bekerja mirip dengan pipa panas, di mana cairan kerja menguap dan mengembun dalam lingkaran tertutup untuk mentransfer panas dalam jarak tertentu. Keunggulan utama termosifon loop dibandingkan pipa panas adalah kemampuan menggunakan fluida kerja konduktif, memungkinkan transmisi daya tinggi dan efisien pada jarak jauh. Termosifon loop tidak memiliki bagian bergerak dan lebih andal dibandingkan pendingin cair aktif, kompresi uap, atau sistem pendingin dua fase yang dipompa. Termosifon loop sangat ideal untuk mentransfer panas limbah berdaya tinggi dari elektronik daya di dalam kabinet ke lingkungan di luar kabinet.
Termosifon loop adalah metode yang sangat baik untuk menghilangkan sejumlah besar panas langsung dari komponen yang menghasilkan panas tinggi. Namun, beban panas limbah komponen sekunder masih perlu didinginkan. Komponen sekunder ini, termasuk banyak perangkat berdaya rendah yang tersebar di seluruh kabinet, sulit didinginkan dengan kontak langsung. Untuk komponen berdaya rendah dan fluks panas rendah ini, pendinginan udara langsung adalah metode yang paling praktis. Komponen berdaya rendah dapat dengan mudah didinginkan oleh penukar panas udara-ke-udara sambil menjaga integritas segel penutup.
Dalam kombinasi termosifon loop dan penukar panas tertutup, transistor bipolar gate berisolasi berdaya tinggi (IGBT) atau thyristor terintegrasi (IGCT) dipasang pada pelat dingin termosinkon loop, dan beban 10 kW ditambah beban panas dilepaskan ke udara kabinet eksternal melalui termosifon loop (lihat Gambar 2). Semua komponen elektronik sekunder didinginkan oleh penukar panas udara-ke-udara tertutup, yang dapat menghilangkan sekitar 1 kW panas limbah.
Pompa pasokan air di banyak pembangkit listrik juga cukup bertenaga. Misalnya, pembangkit listrik tenaga uap termal 2*300MW memiliki pompa pasokan air dengan daya 5500KW. Dengan daya sebesar ini, digunakan tipe tegangan sedang dan tinggi, seperti 6KV.
Beberapa ball mill juga memiliki daya yang relatif besar, seperti ball mill Ф5500×8500, yang motornya 4500Kw.
Ada juga beberapa pabrik penggilingan besar dengan tenaga motor yang relatif besar, terutama peralatan penggilingan panas. Misalnya, daya motor beberapa pabrik finishing adalah 11.000 kilowatt.
Metode disipasi panas umum untuk inverter
Berdasarkan struktur inverter saat ini, disipasi panas umumnya dapat dibagi menjadi tiga jenis berikut: disipasi panas alami, dissipasi panas konveksi, pendinginan cairan, dan dissipasi panas lingkungan eksternal.
(I) Disipasi panas alami Untuk inverter berkapasitas kecil, disipasi panas alami umumnya digunakan. Lingkungan penggunaan harus berventilasi baik dan bebas dari debu serta benda mengambang. Jenis inverter ini terutama digunakan untuk pendingin udara rumah tangga, mesin perkakas CNC, dll., dengan daya sangat rendah dan lingkungan penggunaan yang relatif baik.
(II) Pendinginan konveksi menghilangkan panas
Pendinginan konveksi adalah metode pendinginan yang umum digunakan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dengan berkembangnya perangkat semikonduktor, heatsink perangkat semikonduktor juga berkembang pesat, cenderung pada standarisasi, serialisasi, dan generalisasi; sementara produk baru berkembang menuju ketahanan termal rendah, multifungsi, ukuran kecil, ringan, dan cocok untuk produksi serta instalasi otomatis. Beberapa produsen heatsink utama di dunia memiliki ribuan seri produk, semuanya telah diuji dan menyediakan kurva ketahanan termal penggunaan daya serta heatsink, yang memudahkan pengguna memilih dengan akurat. Pada saat yang sama, perkembangan kipas pembuangan panas juga cukup cepat, menunjukkan karakteristik ukuran kecil, umur pakai panjang, kebisingan rendah, konsumsi daya rendah, volume udara besar, dan perlindungan tinggi. Sebagai contoh, kipas dissipasi panas inverter berdaya rendah yang umum digunakan hanya berukuran 25mm×25mm×10mm; Kipas SANYO Jepang yang berumur panjang dapat mencapai 200000 jam, dan tingkat perlindungan dapat mencapai IPX5; ada juga SingapuraKipas aliran aksial volume besar LEIPOLE,dengan volume knalpot hingga 5700m3/jam. Faktor-faktor ini memberikan desainer ruang pilihan yang sangat luas.
Pendinginan konveksi banyak digunakan karena komponen (kipas, radiator) yang digunakan mudah dipilih, biayanya tidak terlalu tinggi, dan kapasitas inverter bisa dari puluhan hingga ratusan kVA, atau bahkan lebih tinggi (menggunakan unit secara paralel).
(1) Pendinginan dengan kipas inverter bawaan
Pendinginan dengan kipas bawaan umumnya digunakan untuk inverter serbaguna berkapasitas kecil. Dengan memasang inverter dengan benar, kapasitas pendinginan kipas inverter yang terpasang dapat dimaksimalkan. Kipas bawaan dapat menghilangkan panas di dalam inverter. Pelepasan panas akhir dilakukan melalui pelat besi kotak inverter. Metode pendinginan yang hanya menggunakan kipas inverter bawaan cocok untuk kotak kontrol dengan inverter terpisah dan kotak kontrol dengan komponen kontrol yang relatif sedikit. Jika ada beberapa inverter atau komponen listrik lain dengan disipasi panas yang relatif besar di kotak kontrol inverter, efek disipasi panas tidak terlalu jelas.
(2) Pendinginan dengan kipas eksternal inverter
Dengan menambahkan beberapa kipas dengan fungsi konveksi ventilasi di kotak kontrol tempat inverter dipasang, efek disipasi panas dari inverter dapat sangat ditingkatkan dan suhu lingkungan kerja inverter dapat dikurangi. Kapasitas kipas dapat dihitung dengan pembuangan panas dari inverter. Mari kita bahas metode seleksi umum: Berdasarkan pengalaman, kami menghitung bahwa untuk setiap 1kW panas yang dihasilkan dari konsumsi daya, volume knalpot kipas adalah 360m³/jam, dan konsumsi daya inverter sebesar 4-5% dari kapasitasnya. Di sini kita hitung pada 5%, dan kita dapat mendapatkan hubungan antara kipas yang diadaptasi inverter dan kapasitasnya: Misalnya: daya inverter adalah 90 kilowatt, maka: volume buang kipas (m3/jam) = kapasitas inverter × 5% × 360m³/jam/kW = 1620m³/jam
Kemudian pilih model kipas dari berbagai produsen sesuai volume knalpot kipas untuk mendapatkan kipas yang memenuhi kondisi kami. Secara umum, pendinginan kipas adalah cara utama pendinginan inverter pada tahap ini, terutama cocok untuk kabinet kontrol yang relatif besar, dan ketika komponen listrik di kabinet kontrol bekerja dan memanas secara bersamaan. Cocok untuk kabinet kontrol terpusat dan kotak kontrol yang sangat terintegrasi. Selain itu, karena kemajuan teknologi yang terus-menerus dalam beberapa tahun terakhir, kipas pembuangan panas tidak lagi sebesar tahun-tahun sebelumnya, dan kipas kecil serta kuat ada di mana-mana. Biaya dan performa juga jauh lebih baik dibandingkan metode pendinginan lainnya.
Di lemari terbuka berpendingin udara, mudah untuk menghilangkan panas ini. Namun, di lingkungan yang keras di mana pendinginan kipas yang disaring atau pendinginan melalui aliran udara langsung tidak memungkinkan, pengelolaan termal penutup menjadi bagian penting dari proses desain. Strategi sangat penting untuk mendinginkan drive enclosure berdaya sedang dan tinggi secara efisien, pasif, dan ekonomis di lingkungan yang keras.
01 Aliran atau Tertutup
Lemari aliran udara terbuka memungkinkan udara ambien mengalir melalui kabinet, secara efektif mendinginkan modul berdaya tinggi secara langsung. Namun, pendinginan yang efisien ini dapat menyebabkan kontaminan eksternal masuk ke dalam wadah, yang biasanya diminimalkan dengan menggunakan sistem filter kipas untuk menyaring aliran udara ke dalam kabinet. Filter membantu mengurangi debu dan kotoran, tetapi memerlukan perawatan rutin untuk membersihkan atau mengganti filter.
Dalam sistem ini, komponen berdaya tinggi (transistor bipolar gate berisolasi, thyristor terintegrasi yang terintegrasi dengan gerbang, penyearah yang dikendalikan silikon) biasanya dihubungkan ke pelat dingin berpendingin fluida. Cairan kemudian menolak panas ke udara sekitar menggunakan sistem kompresi uap atau melalui penukar panas cairan-ke-udara. Dalam kedua kasus, penukar panas udara ambien yang dibutuhkan dapat ditempatkan di dalam atau di luar fasilitas. Kekurangan utama dari sistem ini adalah tantangan memasukkan cairan ke dalam kabinet dan mengalirkan cairan pendingin masuk dan keluar dari kabinet.
02 Loop Thermosyphons
Loop Thermosyphons (LTS) adalah perangkat pendingin dua fase yang digerakkan oleh gravitasi. Mereka bekerja mirip dengan pipa panas, di mana cairan kerja menguap dan mengembun dalam lingkaran tertutup untuk mentransfer panas dalam jarak tertentu. Keunggulan utama termosifon loop dibandingkan pipa panas adalah kemampuan menggunakan fluida kerja konduktif, memungkinkan transmisi daya tinggi dan efisien pada jarak jauh. Termosifon loop tidak memiliki bagian bergerak dan lebih andal dibandingkan pendingin cair aktif, kompresi uap, atau sistem pendingin dua fase yang dipompa. Termosifon loop sangat ideal untuk mentransfer panas limbah berdaya tinggi dari elektronik daya di dalam kabinet ke lingkungan di luar kabinet.
03 Penukar Panas Penutup Tertutup
Termosifon loop adalah metode yang sangat baik untuk menghilangkan sejumlah besar panas langsung dari komponen yang menghasilkan panas tinggi. Namun, beban panas limbah komponen sekunder masih perlu didinginkan. Komponen sekunder ini, termasuk banyak perangkat berdaya rendah yang tersebar di seluruh kabinet, sulit didinginkan dengan kontak langsung. Untuk komponen berdaya rendah dan fluks panas rendah ini, pendinginan udara langsung adalah metode yang paling praktis. Komponen berdaya rendah dapat dengan mudah didinginkan oleh penukar panas udara-ke-udara sambil menjaga integritas segel penutup.
Dalam kombinasi termosifon loop dan penukar panas tertutup, transistor bipolar gate berisolasi berdaya tinggi (IGBT) atau thyristor terintegrasi (IGCT) dipasang pada pelat dingin termosinkon loop, dan beban 10 kW ditambah beban panas dilepaskan ke udara kabinet eksternal melalui termosifon loop (lihat Gambar 2). Semua komponen elektronik sekunder didinginkan oleh penukar panas udara-ke-udara tertutup, yang dapat menghilangkan sekitar 1 kW panas limbah.
Pompa pasokan air di banyak pembangkit listrik juga cukup bertenaga. Misalnya, pembangkit listrik tenaga uap termal 2*300MW memiliki pompa pasokan air dengan daya 5500KW. Dengan daya sebesar ini, digunakan tipe tegangan sedang dan tinggi, seperti 6KV.
Beberapa ball mill juga memiliki daya yang relatif besar, seperti ball mill Ф5500×8500, yang motornya 4500Kw.
Ada juga beberapa pabrik penggilingan besar dengan tenaga motor yang relatif besar, terutama peralatan penggilingan panas. Misalnya, daya motor beberapa pabrik finishing adalah 11.000 kilowatt.
Metode disipasi panas umum untuk inverter
Berdasarkan struktur inverter saat ini, disipasi panas umumnya dapat dibagi menjadi tiga jenis berikut: disipasi panas alami, dissipasi panas konveksi, pendinginan cairan, dan dissipasi panas lingkungan eksternal.
(I) Disipasi panas alami Untuk inverter berkapasitas kecil, disipasi panas alami umumnya digunakan. Lingkungan penggunaan harus berventilasi baik dan bebas dari debu serta benda mengambang. Jenis inverter ini terutama digunakan untuk pendingin udara rumah tangga, mesin perkakas CNC, dll., dengan daya sangat rendah dan lingkungan penggunaan yang relatif baik.
(II) Pendinginan konveksi menghilangkan panas
Pendinginan konveksi adalah metode pendinginan yang umum digunakan, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2. Dengan berkembangnya perangkat semikonduktor, heatsink perangkat semikonduktor juga berkembang pesat, cenderung pada standarisasi, serialisasi, dan generalisasi; sementara produk baru berkembang menuju ketahanan termal rendah, multifungsi, ukuran kecil, ringan, dan cocok untuk produksi serta instalasi otomatis. Beberapa produsen heatsink utama di dunia memiliki ribuan seri produk, semuanya telah diuji dan menyediakan kurva ketahanan termal penggunaan daya serta heatsink, yang memudahkan pengguna memilih dengan akurat. Pada saat yang sama, perkembangan kipas pembuangan panas juga cukup cepat, menunjukkan karakteristik ukuran kecil, umur pakai panjang, kebisingan rendah, konsumsi daya rendah, volume udara besar, dan perlindungan tinggi. Sebagai contoh, kipas dissipasi panas inverter berdaya rendah yang umum digunakan hanya berukuran 25mm×25mm×10mm; Kipas SANYO Jepang yang berumur panjang dapat mencapai 200000 jam, dan tingkat perlindungan dapat mencapai IPX5; ada juga SingapuraKipas aliran aksial volume besar LEIPOLE,dengan volume knalpot hingga 5700m3/jam. Faktor-faktor ini memberikan desainer ruang pilihan yang sangat luas.
Pendinginan konveksi banyak digunakan karena komponen (kipas, radiator) yang digunakan mudah dipilih, biayanya tidak terlalu tinggi, dan kapasitas inverter bisa dari puluhan hingga ratusan kVA, atau bahkan lebih tinggi (menggunakan unit secara paralel).
(1) Pendinginan dengan kipas inverter bawaan
Pendinginan dengan kipas bawaan umumnya digunakan untuk inverter serbaguna berkapasitas kecil. Dengan memasang inverter dengan benar, kapasitas pendinginan kipas inverter yang terpasang dapat dimaksimalkan. Kipas bawaan dapat menghilangkan panas di dalam inverter. Pelepasan panas akhir dilakukan melalui pelat besi kotak inverter. Metode pendinginan yang hanya menggunakan kipas inverter bawaan cocok untuk kotak kontrol dengan inverter terpisah dan kotak kontrol dengan komponen kontrol yang relatif sedikit. Jika ada beberapa inverter atau komponen listrik lain dengan disipasi panas yang relatif besar di kotak kontrol inverter, efek disipasi panas tidak terlalu jelas.
(2) Pendinginan dengan kipas eksternal inverter
Dengan menambahkan beberapa kipas dengan fungsi konveksi ventilasi di kotak kontrol tempat inverter dipasang, efek disipasi panas dari inverter dapat sangat ditingkatkan dan suhu lingkungan kerja inverter dapat dikurangi. Kapasitas kipas dapat dihitung dengan pembuangan panas dari inverter. Mari kita bahas metode seleksi umum: Berdasarkan pengalaman, kami menghitung bahwa untuk setiap 1kW panas yang dihasilkan dari konsumsi daya, volume knalpot kipas adalah 360m³/jam, dan konsumsi daya inverter sebesar 4-5% dari kapasitasnya. Di sini kita hitung pada 5%, dan kita dapat mendapatkan hubungan antara kipas yang diadaptasi inverter dan kapasitasnya: Misalnya: daya inverter adalah 90 kilowatt, maka: volume buang kipas (m3/jam) = kapasitas inverter × 5% × 360m³/jam/kW = 1620m³/jam
Kemudian pilih model kipas dari berbagai produsen sesuai volume knalpot kipas untuk mendapatkan kipas yang memenuhi kondisi kami. Secara umum, pendinginan kipas adalah cara utama pendinginan inverter pada tahap ini, terutama cocok untuk kabinet kontrol yang relatif besar, dan ketika komponen listrik di kabinet kontrol bekerja dan memanas secara bersamaan. Cocok untuk kabinet kontrol terpusat dan kotak kontrol yang sangat terintegrasi. Selain itu, karena kemajuan teknologi yang terus-menerus dalam beberapa tahun terakhir, kipas pembuangan panas tidak lagi sebesar tahun-tahun sebelumnya, dan kipas kecil serta kuat ada di mana-mana. Biaya dan performa juga jauh lebih baik dibandingkan metode pendinginan lainnya.