,多大功率以下的可以采用自然散熱。
對于自然散熱
,目前的廠家一般按照某公司提供的經驗公式來計算的
。
Q=KA△T
(1)
式中,Q—柜體表面積發(fā)散的熱量
,W
;K—熱傳導系數,W/ m2K
,其值根據柜體材質不同而不同
,一般來說
,鋼板為5.5
,鋁板為1.1,塑料為0.3
。A—柜體實際散熱面積
,m2,柜體的安裝方式對柜體的散熱有較大影響
,某公司提供了如下幾種典型安裝方式的散熱面積計算方法
。
(1)單個柜體
,四周有空:A=1.8×高×(寬+深)+1.4×寬×深
(2)單個柜體
,用于壁裝:A=1.4×寬×(高+深)+1.8×深×高
(3)起始或終端柜體,四周有空:A=1.4×寬×(高+深)+1.8×寬×高
(4)起始或終端柜體
,四周有空:A=1.4×高×(寬+深)+1.4×寬×深
(5)位于中間的柜體,四周有空:A=1.8×寬×高+1.4×寬×深+深×高
(6)位于中間的柜體
,用于壁裝:A=1.4×寬×(高+深)+深×高
(7)位于中間的柜體
,用于壁裝
,頂部覆蓋:A=1.4×寬×高+0.7×寬×深+深×高
△T—柜內外的溫差
,柜體內部的溫度減去柜體外面的溫度(即現場環(huán)境溫度)
。
按照GB 3836.2—2010對隔爆殼體的要求,鋼制的隔爆型殼體的尺寸的上限最大為1.2米(寬)×1.2米(高)×0.6米(深)
。若將某一變頻器置于此腔體內
,同時假設此柜體位于中間且四周都有空,根據某公司提供的典型散熱面積的計算方法(7)
,那么此柜體的散熱面積大約為4.32m2;若現場環(huán)境溫度為:25℃(變頻器工作環(huán)境是-10℃~+50℃之間)
。
那么根據式(1),此鋼制柜體的最大能散發(fā)的熱量為5.5×4.32×(50-25)=594W
。
如果隔爆腔不考慮其它發(fā)熱元件引起的溫升,變頻器的發(fā)熱量就不能超過594W
。否則就超過了變頻器的最高工作環(huán)境溫度
。相同功率的變頻器,不同的廠家生產的體積和發(fā)熱量均有所不同
。如果僅考慮通過隔爆柜體的表面自然散熱
,1.2米(寬)×1.2米(高)×0.6米(深)的隔爆腔體就只能放置18.5kW及以下的變頻器
。
但如果采用熱管散熱處理
,就可以將變頻器產生的90%的熱量全部帶出柜外(實際會有小部分熱量留在腔內);那么該隔爆腔就能放置產生594W÷10%=5940W發(fā)熱量的變頻器
,大概可以得出變頻器的功率為5940W÷5%=118.8kW
。換句話說,采用隔爆型熱管散熱的方法
,可以放置到110kW及以下的變頻器
。按照以上的計算方法進行推算
,如果增大隔爆腔尺寸
,所放置的變頻器的功率還可增大。但在正常情況下
,考慮到隔爆殼體的耐壓和加工精度必須滿足防爆標準
,隔爆腔的外形也不宜大于上面描述的尺寸。
3.2.2 正壓通風散熱
采用介質隔離點燃源達到電器防爆的目的
,是正壓通風防爆柜的防爆原理
。隔離介質可以用壓縮空氣罐、壓縮機或鼓風機等供氣
,保護氣源壓力在0.2~0.8MPa均可,氣體類型為潔凈空氣或惰性氣體;在通電使用之前
,需首先進行換氣操作程序
,將箱內原有的防爆性氣體得到的稀釋程度到達安全界限以下。在換氣時
,需將進
、出氣閥開至最大,達到充分置換目的
,換氣量需不少于正壓腔凈容量的5倍,箱內的爆炸性氣體溶度可降低至安全界限以下
。在正壓時
,腔內每一部位相對外部大氣壓應保持的最低壓力:對于“Px”型為50Pa,對于“Pz”型為25Pa (制造廠應規(guī)定腔內最低和最高正壓值
,但不低于GB標準)
。簡易管路連接。
正壓通風型防爆柜為不間斷連續(xù)供風
,當變頻器安裝在正壓柜內運行
,所產生的熱量將連續(xù)不斷的被帶出柜外。如果變頻器功率較大
,相應的發(fā)熱量也大,可適當的增大出氣閥的開度
,增加氣體流動量
,如果面板上儀表顯示壓力低于最低設定氣壓,再緩慢增大進氣閥的開度
,使腔內壓力維持在一個合理范圍
。這時正壓柜處于一個動態(tài)平衡狀態(tài),不停的帶走變頻器工作時所產生的熱量
,正壓腔內的溫度也就不會升高
,保證變頻器安全可靠運行
。
一臺正壓柜到底需要提供多大流量的壓縮氣源
,主要看整個正壓柜內發(fā)熱量的大小,根據經驗公式
,如果柜內需排出1kW功耗產生的熱量
,要求的排風量是360m3/h。這樣就可以根據柜內變頻器的發(fā)熱量
,大致計算出所需壓縮氣源的最小流量
。理論上講
,不管柜內產生多少發(fā)熱量
,這要排氣量達到這一標準,變頻器就可以安全可靠的運行
。
4 對比分析
隔爆型和正壓通風型防爆變頻柜在爆炸性危險場所使用具有各自的優(yōu)缺點
,具體表現在以下幾個方面。
(1)相對于隔爆型防爆結構
,正壓通風型變頻柜更容易設計制造
;但隔爆型變頻柜安裝維護簡便,適合使用的危險區(qū)域多
。
(2)正壓通風柜現場必須提供連續(xù)不斷的壓縮氣源
,使用場所有一定的局限性
,在不具備氣源的場所其運行成本較高
。
(3)對于大功率的變頻器,正壓通風柜的散熱性能好
,優(yōu)于隔爆型柜體
。
(4)外觀上來看,正壓通風柜要比隔爆型柜體更加美觀和輕便
,遠距離運輸成本低
。
5 結語
本文分析了目前防爆變頻器兩種主要的防爆處理方式,并比較了它們的優(yōu)缺點
。隨著科學技術的進一步發(fā)展,通過不斷的研究
,在滿足國家和行業(yè)相關標準的防爆要求的前提下
,一定會研制出成本更低,散熱效果更好的防爆處理方式
。
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