电气的基本知识点
要是油的热容量较小(约比水小一半),导热率比水小20%,粘度则要大10倍或更高,作为一种流动的传热介质来看,油的综合导热能力比水差。另一个缺点是其化学稳定性远不如水,油使用时间长了会降解,冷却用油使用几年以后就要过滤或更换,而水则不会。油的可燃性在电力系统的应用上也不能说不是个缺点,还有漏出的油还会造成污染,等等。油比水好的地方,是它的绝缘性好,但纯水在深度纯化后,其绝缘性完全可以满足几乎最高等级工作电压的绝缘要求。
二、如何保证功率器件的热安全
当电路设计确定之后,如何保证系统的可靠性,冷却就成了最重要的问题。功率器件的正确选择和合理的冷却设计才能保证大功率器件的安全运行 。
功率器件的发热来自于芯片,随着器件输出功率的增大,发热也随之增加。但半导体材料的温度承受能力是由其物理和化学特性决定的,对硅半导体来讲,其允许结温大约在125℃至175℃之间,温度过高,轻则影响工作寿命,重则会造成器件内部击穿。功率器件的热阻:
Rt1=⊿t1 / Q, 其中 Q:芯片的发热功率 ,单位:W
⊿t1:芯片与管壳间的温差,单位:℃
Rt1是指芯片上的热量从芯片传到管壳表面时,其传送的热量与芯片和管壳间的温差的比值,单位是 W/ ℃。 我们也可以导出水冷散热器的热阻:
Rt2=⊿t2/ Q ⊿t2:水冷散热器表面温度与冷却水的温差
当把功率器件固定在水冷散热器上降温时,功率器件发的热先从芯片传到管壳表面,再从管壳经水冷散热器传到冷却水上,芯片与冷却水之间的温差即是这两部分温升之和,即: ⊿t=⊿t1+ ⊿t2
设功率器件芯片温度t: t = ⊿t1+ ⊿t2 + t3
其中t3:循环水温
为了使功率器件的芯片温度t不超过安全范围,应保证系统的合理热阻。从使用角度看,首先应正确选择器件的型号,保证在额定输出功率时,⊿t1不超标;其次是合理的水冷散热器的设计,保证⊿t2不超标;最后是水冷系统的设计,保证在当地气温条件下,冷却水温t3满足系统散热的要求。
对合理的水冷散热器(水冷板)的内部水路设计,要适当减小水流通道截面积,保证足够的水流速;改变水流通道表面形状,从平滑变成粗糙,使水
的流动从层流变紊流,加剧水的翻滚;在热量集中处下方的水流通道中,适当增加一些支撑体(与表面金属体相连的柱状、条状等),以减小热区的热阻,等等。这些都可以有效的减小⊿t2,提高传热效率。
在水冷系统的设计中,也有个方案选择问题。例如在同样的环境温度条件下,水-水换热方式就比水-风换热器具