变频空调器电控箱散热的实验研究

电气控制柜（机柜）散热问题电气控制柜(机柜)散热问题在电气设备的安装过程中，愈来愈多的电气控制柜被安装在现场或机械设备附近，这样可以节省安装费用及减少安装过程的复杂程度。

但是工业现场的环境是各不相同的，有的比较理想，但是不少现场的环境是比较恶劣的，例如高温、粉尘、水汽等。

另外，随着变频调速等新技术的日益普及以及为了满足各种控制需要，电气控制柜中的发热元件的使用也愈来愈普遍，例如:变频器、固态继电器、变压器、各种整流模块等等。

为了保证电气控制柜中各元器件的正常工作，采用各种手段来保证电气控制柜内保持一定的温度是很有必要。

现在一般采用风扇(过滤风扇)、热交换器、工业空调器等方法。

一、风扇(过滤风扇): 风扇(过滤风扇)特别适用于经济的排出高热负载，只有在柜内温度高于环境温度时，使用风扇(过滤风扇)才是有效的，风扇(过滤风扇)是使用最普遍的方法。

因为热空气比冷空气轻，柜内空气流向应当是由下往上，因此，通常情况下，应在柜体的前门或者侧壁板的下方作为进气口，上方作为排气口。

1) 如果工作现场的环境比较理想，没有粉尘、油雾、水汽等影响电气控制柜内的各元器件正常工作的，可采用进气口装风扇(轴流风机)，排气口有可能的话加装一装饰板，进气口为了安全和美观，可以在外面加装一风机装饰板。

2)如果工作现场的环境不理想，含有粉尘、油雾、水汽等影响电气控制柜内的各元器件正常工作的，那就应该在进气口选用L系列过滤风扇组，在排气口选用过滤栅，以防止粉尘、油雾、水汽等进入电气控制柜内。

GU简单方便，而且可以很方便地更换其中的过滤垫。

过滤垫一般分为无纺纤维过滤垫和细过滤垫，其中无纺纤维过滤垫用于防止10微米以上的灰尘颗粒，细过滤垫用于防止10微米以下的灰尘颗粒。

风扇(过滤风扇)的选型可以根据柜内温度与环境温度的差值以及柜内热损耗在风扇的特性曲线表中选取。

二、热交换器: 当柜内外空气循环要求隔绝时，还可以考虑使用热交换器。

热交换器按照其冷却介质，一般可以分为:空气/空气热交换器(冷却介质为空气)、空气/水热交换器(冷却介质为水)。

关于电控箱主动散热的设计方案研究摘要：本文主要研究电控箱主动散热的设计方案，从电控箱发热量核算、回风百叶对电控箱散热风量的影响、散热风扇额定风量的参数查核、电控箱散热风扇的安装等步骤，一步一步阐述电控箱主动散热的原理、核算方法、设计技巧。

论文关键词：散热；变频器；风量；引言：一般电控箱的散热方式主要分为被动散热与主动散热两种方案。

被动散热是指通过电控箱与外部空间环境的低温空气自然对流而带走电气元器件的发热量的一种散热方式，被动散热通常无需增加额外的通风元件。

主动散热是指为了加快电控箱与外部空间环境的低温空气的对流，在电控箱增加散热风扇，甚至加装电控箱散热空调设备，强化电控箱内部散热的一种方式。

本论文着重研究电控箱在什么条件下需使用主动散热的方案，及主动散热方案是如何设计的课题。

一、研究的范围与目的本论文主要研究范围是带变频器等大功率散热元件的内置/外置电控箱的散热方案设计，目的是保证电控箱散热效果，使电控箱内部温度满足电气元件的使用环境要求。

二.电控箱内部发热功率的核算2.1 电控箱主要的散热元件包括：控制器、变压器、开关电源、可控硅、变频器、继电器、接触器、电缆等等。

对于电控箱内部含变频器（注意，直流变频压缩机的驱动也算变频器）、可控硅时，必须使用散热风扇对电控箱进行强制对流散热。

对于不含变频器或可控硅的电控箱，若电控箱内部元件发热量在100W及以上时，必须增加散热风扇进行强制散热；发热量在100W以下时，可不安装散热风扇，通过空气自由对流散热。

2.2 电控箱内散热量的核算，是基于ABB_ACS510系列变频器的散热与通风要求参数而设计，对于其余品牌/系列变频器可查找相应的技术参数作相应修正。

参数如下（数据来源《ACS510-01变频器用户手册》）：2.3 对于可控硅，由于暂时无法查核其发热参数及对空气流量的要求，需按规格书内可控硅的输出电流参数，对应上表中变频器最接近的输出电流参数（注意变频器的输出电流参数必须大于或等于可控硅的输出电流参数），并以此变频器型号的发热量及空气流量要求作为可控硅散热要求的参考值。

电气设备的热管理与散热技术的最新研究进展在当今科技飞速发展的时代，电气设备在各个领域的应用日益广泛，从智能手机、电脑到大型数据中心、电动汽车以及工业生产中的各种设备，电气设备的性能和可靠性很大程度上取决于其热管理和散热技术的有效性。

随着电气设备的功率密度不断增加，散热问题变得愈发严峻，因此，对电气设备热管理与散热技术的研究成为了一个至关重要的领域。

一、热管理与散热技术的重要性电气设备在工作过程中，内部的电子元件会产生大量的热量。

如果这些热量不能及时有效地散发出去，将会导致设备温度升高。

过高的温度会对电子元件的性能、寿命和可靠性产生严重的负面影响。

例如，会导致电阻增大、电容漏电、半导体器件失效等问题，从而降低设备的整体性能，甚至可能引发设备故障和安全隐患。

为了确保电气设备的正常运行和长期可靠性，必须对其进行有效的热管理和散热。

这不仅可以提高设备的性能和稳定性，还可以延长设备的使用寿命，降低维护成本。

二、传统散热技术及其局限性在过去，常见的散热技术包括自然对流散热、强制风冷散热和液冷散热等。

自然对流散热是利用空气的自然流动来带走热量，这种方式结构简单、成本低，但散热效率较低，通常适用于功率密度较小的电气设备。

强制风冷散热则是通过风扇等设备加速空气流动，提高散热效率。

然而，随着电气设备功率密度的不断增加，强制风冷散热的效果逐渐达到瓶颈，而且风扇的噪音和可靠性问题也成为了限制因素。

液冷散热通过液体（通常是水或冷却液）来传递热量，具有较高的散热效率。

但液冷系统的复杂性和成本较高，且存在泄漏的风险。

三、最新散热技术的研究进展（一）相变散热技术相变散热是利用物质在相变过程中吸收或释放大量潜热的特性来实现高效散热。

例如，热管就是一种常见的相变散热装置，它通过内部工作介质的蒸发和冷凝来传递热量。

近年来，研究人员对热管的结构和材料进行了不断优化，提高了其散热性能和可靠性。

此外，还有一些新型的相变材料，如纳米流体和相变微胶囊，也在散热领域展现出了巨大的潜力。

变频空调电子散热仿真优化设计发表时间：2019-09-10T09:56:03.813Z 来源：《当代电力文化》2019年第09期作者：李军[导读] 以某款变频空调室外机为研究对象，在不改变室外机的整体结构前提下，利用CFD模拟手段进行电子散热仿真分析并进行优化设计，经实验方案验证，最终找到优化计算办法。

广东美的制冷设备有限公司广东佛山 528311摘要：为节约开发成本，缩短开发周期，更好满足市场需求，本文以某款变频空调室外机为研究对象，在不改变室外机的整体结构前提下，利用CFD模拟手段进行电子散热仿真分析并进行优化设计，经实验方案验证，最终找到优化计算办法。

关键词：变频空调；电子散热；CFD；优化1 变频空调的工作原理及特点1.1 变频空调的工作原理。

变频空调以其高性能、高技术获得空调行业和用户的认知，众所周知的传统空调一定频空调是在220V、50Hz的条件下工作的，而变频空调是根据变频器改变压缩机的供电频率。

变频空调的启动电压较小，可在低电压和低温度条件下启动，可根据室内环境温度，来调节压缩机的转速进而调节制冷量，达到人们所要求的舒适环境。

针对一些电压不稳定或冬天室内温度较低而空调难以启动的地区情况，变频模式有一定的改善作用。

通过压缩机的无级变速，可满足更大面积的制热、制冷需要。

变频空调还分为交流变频和直流变频之分，交流变频就是根据室内温度和自己所设定的温度差值通过控制器处理产生频率信号，控制电路产生电压加载到压缩机的电机上，改变压缩机的转速，来达到调整压缩机的制冷量实现最终目的。

直流变频是改变电压提高永久磁铁转子的转速，通过调节压缩机转子的转速以实现制冷、制热。

1.2 变频空调的特点。

空调耗电量一直是人们关注的问题，从理论上讲变频空调较省电，可根据室内温度的变化进行压缩机转速的调整，但实际看来，当变频空调与普通空调开启时未达到室内要求温度时，两者皆会以最大功率运行，然而变频空调的电路较复杂，可能会更浪费电。

基于变频器输出继电器控制的变频器柜散热系统的实现摘要变频器是应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的电力控制设备。

变频器主要由整流(交流变直流)、滤波、逆变(直流变交流)、制动单元、驱动单元、检测单元微处理单元等组成。

变频器靠内部IGBT的开断来调整输出电源的电压和频率，根据电机的实际需要来提供其所需要的电源电压，进而达到节能、调速的目的，另外，变频器还有很多的保护功能，如过流、过压、过载保护等等。

随着工业自动化程度的不断提高，变频器也得到了非常广泛的应用。

变频器在运行过程中会产生大量热量，变频器电控柜的散热系统主要由一个轴流风机和相关控制电路构成，每个轴流风机其型号标称耗电量为44W，轴流风机的作用是降低变频器运行时的环境温度。

本文将以在烟草行业使用较广泛的丹佛斯FC300系列变频器为例，论述基于丹弗斯变频器输出继电器控制的变频器柜散热系统的实现方法。

关键词丹弗斯变频器；输出继电器；变频器柜；轴流风机中图分类号ＴＳ４３文献标识码Ｂ一、存在的问题及原因分析变频器在运行过程中会产生大量热量，如果温度过高，会影响变频器的使用寿命甚至损坏变频器，所以必须降低其运行时的环境温度，以达到降低变频器自身温度的目的，变频器电控柜的散热系统主要由一个轴流风机和相关控制电路构成，每个轴流风机其型号标称耗电量为44W。

轴流风机的运行控制一般为电控柜上电及运行的方式，但是在实际生产过程中，大部分变频器都不是处于连续工作模式，在待机模式下发热量很小，如果轴流风机在变频器待机模式下也一直运行的话就会造成大量电能消耗，以及缩短轴流风机的使用寿命等问题。

所以，设计一种轴流风机可以跟随变频器启停的控制方式能够解决存在的上述问题。

二、实施措施1.丹佛斯FC300系列变频器特点：丹佛斯FC300系列变频器在工厂电机控制中应用非常广泛，其具有以下特点：在温度为 50摄氏度时无降容，因此使冷却或增容的需求降低；凭借智能逻辑控制降低对 PLC 容量的需求；由于变频器高度耐磨损，确保了较低的寿命周期成本；凭借机架 D、E 和 F 的背部风道冷却，电子元件的使用寿命延长；采用插件技术，方便调试和升级；由于可在整个产品系列使用集成运动控制器，实现了高精度定位和同步；智能散热管理、安全停止和 Safe Torque Off（安全转矩关断）功能确保了变频器安全、节能运行。

研究变频空调外机电控散热摘要：变频空调的室外机电控板对器件的功率有严格的要求，在整个过程中可能存在不同程度的散热问题，结合当前变频设计的实际要求和其他指标等，对于存在的重要技术问题需要合理进行处理，保证稳定性。

本次研究中以变频空调外机电控散热设计形式为基础，对具体设计方式分析。

关键词：变频空调；外机电控散热在变频设计的过程中结合实际设计形式和要求等，如何进行节能设计是关键，根据温度均匀性和机电控制等因素，在整个过程中，提前进行功率器件功率的分析。

散热问题成为变频处理的关键问题，需要对技术性问题进行掌握，根据控制板以及变频器的稳定性要求，在整个过程中提前对属性进行分析。

1.变频空调外机电控散热技术原理变频空调外机电控散热器件的类型多，结合器件的实际应用需求和属性等，提前进行散热分析。

散热片暴露在外机的风道里，经过表面的气流带走热量。

功率器件的组合化应用符合要求，在传导分析的阶段，必须进行输送和管理。

此外散热片通过换热方式的调整后，能实现机器的合理化有效应用。

根据现有的热系数和计算公式要求等，提前对定律值分析，由于流体和固体之间存在热流温度差，在系数测定的过程中必须确定表面参数，提前进行调整。

散热器面积和对流换热不变的前提下，进行气流温度指标判断，根据冷却系统的气流类型以及散热器的处理要求等，提前进行外机控制和有效应用。

在室外高温环境下，电控器件的工作温度比较高，对散热系统的应用有严格的要求，在散热处理的过程中确定气流实际温度，为了避免出现系统热量流失的现象，提前进行散热控制和指导，实现合理化应用[1]。

根据现有的结构图和系数要求等，在散热器控制的阶段提前对技术方案掌握，如果存在设计不合理的现象，进行技术指导，提升可行性。

2.变频空调外机电控散测试结果分析根据变频空调外机电控散热的系统设计流程和实际要求等，在参数结果确定的过程中明确系统化控制的具体指标，结合测试概况和要求等，如果存在测试不完整或者异常等现象，明确参数类型，结果如下：2.1外机气流温度分析考虑到散热片周围的气流温度情况以及散热情况等，提前进行结构测试。

变频空调室外机电子模块冷却用散热器的分析作者：黄万海来源：《商情》2016年第25期【摘要】在变频空调中，最受限制的就是电子变频模块以及电子变频模块附属的散热器尺寸。

在这样狭小的空间范围中排出散热器的热量具有非常大的难度，所以在实际排放热量的过程这就需要应用到紧凑而有效的散热器。

在实际研究变频空调室外机电子模块冷却用散热器的状况时，需要在其安装位置以及几何形状不同的状况下考虑到风扇和散热器的相互作用、散热器的热性能。

为了更加细致化地了解变频空调室外机电子模块冷却用散热器的状况，本文探析了室外机和电子模块散热器、测试实验与数值模拟方法。

【关键词】变频空调；室外机；电子模块；冷却；散热器引言一直以来，人们在关注电子产品的同时，散热问题就是他们最为重视的问题之一。

由于电子产品散热性会对其主要的使用年限以及可靠性造成直接性的影响，只有电子产品散热性良好才能够拥有更加有效的使用性以及具有更长的使用年限。

在人们生活水平不断提高的同时，人们加强了节能环保意识以及更加重视空调的舒适性，人们日常首选的产品就是新型环保空调中的变频空调。

相比于普通空调，变频空调加强了专用的变频控制电子模块以及变频压缩机。

1.室外机和电子模块散热器在变频空调室外机电子模块中，室外机，主要的部件含有散热器、变频电子模块、轴流风扇、换热器、前面板、上盖板，以及出风网罩等。

其中，最主要的发热原件就是整流桥堆以及IGBT变频原件，在发热元件中，常常会固定散热器，散热器主要的材质就是6065T5铝合金，将0.2毫米的导热硅胶涂在发热元件和散热器之间，这样可以有效地将发热原件的导热性增强。

散热器的安装位置、风扇性能，以及几何形状都会对其掠过散热器表面的气流流动特性造成直接性的影响，这样就会对散热器的散热性能造成严重的影响[1]。

2.测试实验与数值模拟方法2.1测试实验在变频空调室外机电子模块中，做测试实验主要是研究在设计不一样的散热器以及不一样的安装位置上，其空调系统性能、声学性能、风扇气动以及散热器的性能的变化规律。

变频空调室外机散热研究
丁东青;黄茂科
【期刊名称】《日用电器》
【年(卷),期】2022()8
【摘要】给出了空调室外机元器件三种辅助散热方式的分析理论、模拟仿真,得出三种散热方式的散热量,从而选择最优散热方式,然后对最优散热方式进行最佳方案设计,从而降低了元器件发生故障的概率,从而提高空调系统的可靠性。

【总页数】6页(P57-61)
【作者】丁东青;黄茂科
【作者单位】珠海格力电器股份有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TM9
【相关文献】
1.直流变频空调室外机电控箱的设计数值模拟分析研究
2.空调室外机散热膜导渗罩对散热性能的影响研究
3.变频空调室外机声品质评价与分析实验研究
4.约克直流变频空调室外机面板减振降噪研究
5.约克直流变频空调室外机变频驱动板散热研究
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某型地铁空调控制柜散热仿真研究摘要本文通过对地铁空调控制柜内流场仿真，得到了空调控制柜内流场，可以为后续热改进提供一个准确的方向，同时也为其他电子设备热仿真分析提供了相关参考。

关键词空调控制柜内流场有限元1前言空调控制柜是空调控制系统重要的组成部分。

为保证系统安全、可靠运行，空调控制柜热设计已成为焦点[1]。

空调控制柜热设计系统性能的好坏直接影到电子元器件的状态、性能以及寿命，从而影啊整个空调控制系统的正常运行，因此对空调控制柜的热设计与热仿真是很有必要的。

本文为空调控制柜内流场分析。

选用Icepak软件对空调控制柜内流场场进行仿真，可以指导后续的热改进，加强柜内的散热速度，降低柜内温升，提高空调控制柜可靠性。

2计算流体力学基本理论我们常用易压缩性、粘性和易流动性来描述流体宏观性质。

列车运行速度通常小于0.3倍马赫数，将列车四周的空气假设为粘性不可压缩气体。

以连续介质假设为先决条件，可推算出基本控制方程，根据三大守恒定律得流体力学的基本方程包括质量守恒方程、动量守恒方程和能量守恒方程[2]。

2.1质量守恒方程质量守恒定律的表述为：取流场中一个封闭区域，定义此区域为控制体，表面定义为控制面，那么单位时间内控制体质量变化就可以用单位时间内从控制面流进和流出控制体的流体质量差来表示[3]。

质量守恒方程为：(2.1)、、为流体速度分量；为密度。

2.2动量守恒方程将牛顿第二定律用流体力学表述，推导出不同坐标轴下动量守恒方程如下：X (2.3)Y (2.4)Z (2.5)是黏性应力分量；、、是源项影响体积力。

2.3能量守恒方程流体的总能量由内能、势能和动能之和组成，但是与能量相关的方程应用性差，计算过程中忽略势能与动能的变化，得到只用内能表示且将绝对温度作为变量的能量守恒方程：(2.9)(2.10)是比热容；是流体传热系数；是绝对温度。

3有限元建模3.1计算软件DM模块将由Creo导入的控制柜模型进行简化，略去螺钉、螺母、倒角、圆角、安装孔等不影啊热流路径的局部细节，然后通过Workbench平台将DM简化后的模型导入到Icepak进行热仿真。