Formas de resfriamento do conversor de frequência de alta potência

Os conversores de frequência fornecem potência e controle para motores comerciais e industriais e devem ser protegidos termicamente de acordo com seu projeto e ambiente de aplicação. As principais vantagens do conversor de frequência são controle flexível, desempenho estável de inicialização e desligamento e economia significativa de energia proporcionada por ventiladores centrífugos e bombas operando sob carga variável.

A eficiência da maioria dos conversores de frequência e seus acessórios não só aumenta em 4%, mas também aumenta em 2% no sistema eletrônico. No entanto, devido à grande conversão de energia no conversor de frequência de alta potência, mesmo que a perda de eficiência seja baixa, isso levará à geração de calor residual de vários quilowatts a dezenas de quilowatts. Devemos tentar dissipar esse calor.

1. Aberto ou selado:

Em um gabinete aberto refrigerado a ar, é fácil remover esse calor. No entanto, em ambientes adversos, é impossível usar o resfriamento do ventilador do filtro ou o fluxo de ar direto para resfriar, e o gerenciamento de calor do invólucro tornou-se uma parte importante do processo de projeto. A estratégia de pesquisa é muito importante para o conversor de frequência que resfria o invólucro selado de média e alta potência de forma eficiente, passiva e econômica em ambientes adversos.

O gabinete de fluxo de ar aberto pode permitir que o ar ambiente circule através do gabinete e resfriar direta e efetivamente o módulo de alta potência. O gabinete selado não permite a entrada de ar externo no gabinete, mas utiliza o ar do gabinete para resfriar os produtos eletrônicos e exportar o calor para o ar ambiente através do trocador de calor. Ambos os gabinetes são adequados para sistemas de baixa potência. No entanto, para muitos gabinetes inversores de alta potência, o nível de consumo de energia é maior do que o do resfriamento a ar. Os componentes de baixa potência são geralmente resfriados diretamente pelo fluxo de ar, enquanto os componentes de maior potência são resfriados direta ou indiretamente pela água de resfriamento da instalação, sistema de compressão de vapor ou sistema de líquido bombeado.

2. Resfriamento por termossifão:

O termossifão de loop (LTS) é um dispositivo de resfriamento bifásico acionado por gravidade. Seu modo de funcionamento é semelhante ao do tubo de calor. Contanto que o fluido de trabalho evapore e condense em um ciclo fechado, ele poderá transferir calor dentro de uma determinada distância. Comparado com o tubo de calor, a principal vantagem do termossifão de loop é que ele pode usar fluido de trabalho condutor e transmitir alta potência de forma eficiente e remota. Comparado com o sistema de refrigeração líquida ativa, compressão de vapor ou sistema de refrigeração bifásica bombeada, o termossifão de circuito não possui partes móveis e possui maior confiabilidade. O termossifão de loop é muito adequado para transferir calor residual de alta potência do equipamento eletrônico de potência no gabinete para o ambiente externo do gabinete.

3. Trocador de calor com carcaça selada:

Na combinação de termossifão de loop e trocador de calor selado, o transistor bipolar de porta isolada de alta potência (IGBT) ou o tiristor comutado de porta integrada (IGCT) é instalado na placa fria do termossifão de loop. Sua carga de 10kW mais carga de calor é dissipada no ar do gabinete externo através do termossifão de loop. Todos os componentes eletrônicos secundários são resfriados por um trocador de calor gás-gás selado, que pode exportar calor residual de cerca de 1 kW. O resfriador de carcaça selada pode descarregar o calor gerado pelos componentes distribuídos e de baixa potência no gabinete de eletrônica de potência e evitar que os poluentes do ar externo interajam com esses componentes. A combinação das duas soluções de resfriamento pode resfriar de forma confiável o controlador do motor de alta potência no invólucro selado exigido pelo ambiente de trabalho rigoroso.

4. Resfriamento líquido:

O resfriamento líquido é uma forma comum de resfriamento líquido industrial. Para equipamentos de conversor de frequência, este método raramente é utilizado para dissipação de calor devido ao seu alto custo e grande volume quando utilizado em conversores de frequência de pequena capacidade. Além disso, como a capacidade do conversor de frequência geral varia de alguns KVA a quase 100 KVA e a capacidade não é muito grande, é difícil tornar o desempenho de custo aceitável para os usuários. Este método é usado apenas em ocasiões especiais) e conversores de frequência com capacidade particularmente grande.

Independentemente da solução térmica adotada, seu consumo de energia deve ser determinado de acordo com a capacidade do conversor de frequência, e ventiladores e radiadores adequados devem ser selecionados para obter excelente desempenho de custo. Ao mesmo tempo, os fatores ambientais utilizados pelo conversor de frequência devem ser totalmente levados em consideração. Tendo em vista o ambiente hostil, devem ser tomadas medidas correspondentes para garantir a operação normal e confiável do conversor de frequência. Do ponto de vista do próprio conversor de frequência, a influência de fatores adversos deve ser evitada tanto quanto possível para garantir a operação confiável do conversor de frequência.