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散熱器的選擇
SSR每安培電流發(fā)熱量約為1.5W,三相SSR的發(fā)熱量為三相負(fù)載之和。使用10A以上SSR必須選擇按照與其匹配的散熱器。
選擇合適的散熱器,不僅與散熱器的大小有關(guān),而且和地域、環(huán)境、溫度(季節(jié))、通風(fēng)條件及安裝密度等因素有關(guān)。SSR的底板與散熱器連接處均勻涂超導(dǎo)熱硅脂。
散熱器效果的參考標(biāo)準(zhǔn):SSR的底板與散熱器相連接的接觸面溫度不得超過80℃
模塊散熱器選擇
用戶選配散熱器時(shí),必須考慮以下因素:
① 模塊工作電流大小,以決定所需散熱面積;
② 使用環(huán)境,據(jù)此可以確定采取什么冷卻方式——自然冷卻、強(qiáng)迫風(fēng)冷、還是水冷;
③ 裝置的外形、體積、給散熱器預(yù)留空間的大小,據(jù)此可以確定采用什么形狀的散熱器。
一般而論,大多數(shù)用戶會(huì)選擇鋁型材散熱器。為方便用戶,對(duì)我公司生產(chǎn)的各類模塊,在特性參數(shù)表中都給出了所需散熱面積。此面積是在模塊滿負(fù)荷工作且在強(qiáng)迫風(fēng)冷時(shí)的參考值。
下面給出散熱器長(zhǎng)度的計(jì)算公式:
模塊所需散熱面積=(散熱器周長(zhǎng))×(散熱器長(zhǎng)度)+(截面積)×2
其中,模塊所需散熱面積為模塊特性參數(shù)表中給出的參考值,散熱器周長(zhǎng)、截面積可以在散熱器廠家樣本中查到,散熱器長(zhǎng)度為待求量。
在使用功率器件時(shí)最重要的是如何使其產(chǎn)生的熱量有效地散發(fā)出去,以獲得高可靠性。
散熱的最一般方法是把器件安裝在散熱器上,散熱板將熱量輻射到周圍的空氣中去,以及通過自然對(duì)流來散發(fā)熱量。
一般地說,從散熱器到周圍的空氣的熱流量(P)可由下例表示。
P=hAη△T式中
h為散熱器總的傳熱導(dǎo)率(W/cm2℃),A為散熱器的表面積(cm2),η為散熱器效率,△T為散熱器的最高溫度與環(huán)境溫度之差(℃)。
上式中h是由輻射及對(duì)流來決定,η是由散熱器的形狀來決定。
總之,散熱器的表面積越大,與環(huán)境溫度之差越大,散熱板的熱量輻射越有效。
(1)輻射散熱
下述近似式表示輻射散熱
hr=2.3×10-11×ε(△T/2+237)3(W/cm2℃)式中
ε是表面輻射率,隨散熱器的表面狀況而變化。表面研磨光潔的產(chǎn)品ε=0.05~0.1也就是說輻射率極差。然而,散熱器表面涂以涂料,經(jīng)氧化可使ε=1
(2)對(duì)流散熱
功率器件安裝在裝置的框架上時(shí),采用對(duì)流散熱比輻射散熱更有效。在一個(gè)大氣壓的空氣中,采用對(duì)流散熱器的傳導(dǎo)率近似地由下式表示。
hc=4.3×10-4×(△T/H)1/4(W/cm2℃)
式中,H是散熱垂直方向的高度。散熱器的間隔高定在H1/4(cm)之內(nèi)。總之,散熱器的垂直方向長(zhǎng)于水平方向更為有效。
(3)散熱器效率η
若用薄材料制成散熱器,則離熱源越遠(yuǎn),表面溫度越低,散熱效果也越差。上述公式是假定溫度都是均勻分布的,而實(shí)際上在散熱板的邊緣部位表面溫度越低。
這種由散熱器本身溫度確定的系數(shù)就是散熱器效率,它表示散熱板實(shí)際傳遞的熱量與器材安裝部位最高溫度視為均勻分布時(shí)的熱量之比。
η主要是由所用散熱器的材料大小與厚度來決定的。一般地說,熱傳導(dǎo)率高的材料如鋁(2.12W/cm2℃)及銅(3.85W/cm2℃)而鋼(0.46W/cm2℃)就相當(dāng)差了。
另外,散熱器的厚度以厚些為好,并以跟散熱器的長(zhǎng)度平方成比例為最佳。
根據(jù)上述各點(diǎn),適用于功率器件的散熱器應(yīng)滿足下列要求:
(Ⅰ)表面積盡可能大些。
(Ⅱ)散熱器表面陽極氧化,發(fā)黑處理。