非有效通風的開關設備是指IP54等無法安裝通風孔,無法形成有效對流的開關設備。
開關柜熱管理主要是指包括開關柜內(nèi)部的元器件、發(fā)熱源的發(fā)熱,熱量的傳遞。熱能傳遞包括傳導、對流、輻射,開關柜的傳導主要是熱量從高熱點沿著母線向低溫點傳遞;對流是開關內(nèi)部氣流從高溫向低溫流動,包括自然冷卻和強制風冷;輻射是熱量向金屬板傳遞。
開關柜內(nèi)部導電回路最基礎的降溫是通過殼體散熱,殼體與外界冷空氣接觸,直接把通過輻射、對流吸收到表面熱量散發(fā)到外部。一般來說表面積越大,有效散熱面積越大,按照IEC60890標準,開關柜的頂部表面的系數(shù)是1.4,前后是0.9,對于中間柜兩側的系數(shù)是0.5來計算有效散熱系數(shù)。殼體系數(shù)和有效冷卻面積關系如下圖(無通風孔殼體),有效冷卻面積越大,殼體系數(shù)越小,而殼體系數(shù)與內(nèi)部空氣溫度成正比,系數(shù)越小溫度越低。
顯而易見,殼體散熱是有限的,對于一個600mm寬、800mm高、250mm深、IP54的配電箱,內(nèi)部元器件的發(fā)熱功率允許最大的發(fā)熱功率只有250W左右,如果在這個配電箱裝其它大功率的元件就需要考慮其它散熱方式。
由于IP54無法實現(xiàn)有效的對流冷卻,其中熱管冷卻對于低壓設備應用是有效的。
熱導管(或稱熱管)系一種具有快速均溫特性的特殊材料,其中空的金屬管體,使其具有質(zhì)輕的特點,而其快速均溫的特性,則使其具有優(yōu)異的熱超導性能;熱管的運用范圍相當廣泛,最早期運用于航天領域,現(xiàn)早已普及運用于各式熱交換器、冷卻器、天然地熱引用…等,擔任起快速熱傳導的角色,更是現(xiàn)今電子產(chǎn)品散熱裝置中最普遍高效的導熱(非散熱)元件。
從熱力學的角度看,為什么熱管會擁有如此良好的導熱能力呢?物體的吸熱、放熱是相對的,凡是有溫度差存在的時候,就必然出現(xiàn)熱從高溫處向低溫處傳遞的現(xiàn)象。從熱傳遞的三種方式來看(輻射、對流、傳導),其中熱傳導最快。熱管就是利用蒸發(fā)制冷,使得熱管兩端溫度差很大,使熱量快速傳導。一般熱管由管殼、吸液芯和端蓋組成。熱管內(nèi)部是被抽成負壓狀態(tài),充入適當?shù)囊后w,這種液體沸點低,容易揮發(fā)。管壁有吸液芯,其由毛細多孔材料構成。熱管一端為蒸發(fā)端,另外一端為冷凝端,當熱管一端受熱時,毛細管中的液體迅速蒸發(fā),蒸氣在微小的壓力差下流向另外一端,并且釋放出熱量,重新凝結成液體,液體再沿多孔材料靠毛細力的作用流回蒸發(fā)端,如此循環(huán)不止,熱量由熱管一端傳至另外一端。這種循環(huán)是快速進行的,熱量可以被源源不斷地傳導開來。單根熱管的散熱能力有限,如大功率,需要更多的熱管,熱管一端與發(fā)熱體連接,另一端與殼體連接,對應殼體處可安裝散熱器,加快散熱,同時增大溫差,加速散熱。
其次是水冷的方法,在變頻器、船用變壓器等廣泛使用。水冷系統(tǒng)是指在相對密閉的殼體內(nèi)利用水的比熱容大的特點對變頻器等易發(fā)熱模塊進行散熱的物理循環(huán)系統(tǒng)。水冷系統(tǒng)多管道。體積(所謂"體積"包括物理部件的體積和管道容積之和)較大,結構相對復雜。水冷系統(tǒng),至少要包括:水冷頭、散熱排(冷排)、水箱、水泵、水管、水冷液等基本組成部分。水冷頭又針對不同的散熱對象分為不同的冷頭。散熱排針對不同規(guī)格的風扇也有大小、厚薄不同的型號。