Главная » Статьи » Инженерная информация » Физические принципы

Влияние влажности на конструкцию силовой преобразовательной техники

Влажность конденсируется на всех частях изделия, если температура части отличается от температуры воздуха на определенную величину. В предельных случаях, конденсация приводит к образованию и накоплению капель воды, которые могут переместиться на чувствительные к влаге компоненты, такие как силовые полупроводниковые приборы. Анти-конденсационные меры для исключения повреждения компонент в результате воздействия влаги зависят от климатических условий конкретного применения изделия. Примерами анти-конденсационных мер являются следующие:
  • Корпус с замкнутой внутренней циркуляцией воздуха. Полупроводниковые приборы в этом случае обычно охлаждаются жидкостными охладителями, а в случае воздушных охладителей, их ребра располагаются снаружи оболочки изделия и отделены от внутреннего пространства уплотнением;
  • Замкнутая система (минимальная степень защиты IP65) с воздушным или водо-воздушным теплообменником;
  • Замкнутая система с внутренним кондиционированием воздуха (регулирование температуры и влажности воздуха);
  • открытая система с принудительной продувкой воздухом;
  • регулирование температуры охладителей за счет изменения забора охлаждающего воздуха (регулирование скорости или продолжительности включения вентилятора);
  • регулирование внутренней температуры изделия за счет подогрева внутреннего воздуха.

Рисунок 1 показывает соответствующую конструкцию для примера шкафа со встроенными силовыми модулями SKiiP.

Power electronic switchgear cabinet

Рисунок 1. Пример конструкции коммутационного шкафа с силовой электроникой

  1. Силовой модуль должен быть защищен от влажности;
  2. Критическая зона - охладитель, температура охладителя T1 должна регулироваться двуступенчатым контроллером так, чтобы T1 >= T2, т.к. при Т2 < T1 появляется риск конденсации;
  3. Подогрев: внутренняя температура поддерживается равной Т2 и находится в пределах допустимой рабочей температуры компонентов;
  4. Забор охлаждающего воздуха в коммутационный шкаф (регулирование потока и влажности воздуха);
  5. Забор и выпуск воздуха: возможно возникновение эффекта естественной тяги, необходимо правильно направить потоки воздуха для равномерного распределения внутри шкафа;
  6. Оболочка должна иметь степень защиты не менее IP54;
  7. Отклонение капель воды, падающих с верхней части оболочки;
  8. Дополнительная возможность применения силикагеля для пассивного контроля влажности воздуха;
  9. Критическая зона: боковые стенки оболочки.

В замкнутой оболочке, поверхности, которые менее нагреты чем внутренний воздух скорее всего будут вызывать на них конденсацию или даже образование льда. Конденсация воды обычно происходит, когда внутренняя температура падает до точки, в которой относительная влажность достигает 100%. Влага из воздуха при этом конденсируется на поверхностях с температурой, меньшей внутренней температуры (например на заборе и выбросе воздуха, стенках оболочки, охладителях и требах жидкостной системы охлаждения). Требования к вентиляции внутри шкафа зависят от соответствующих климатических условий использования.

Воздух внутри замкнутой оболочки без активного контроля влажности может поглощать воду до точки насыщения. Поглощаемое количество влаги ограничивается объемом внутреннего воздуха. Если температура изменяется, этот процесс или продолжается или меняет направление, т.е. вода конденсируется из воздуха. В таких системах для исключения конденсации может использоваться силикагель.

Изменение температуры так же вызывает изменение давления. Оболочка должна быть оборудована дыхательными клапанами с возможностью сепарации влаги (например  GORE® Protective Vents) для того, чтобы исключить проникновение влаги в замкнутую систему в результате изменений температуры.

Для замкнутых систем рекомендуется регулирование температуры охладителей. Во избежание повреждений из-за неисправности уплотнений, необходим мониторинг влажности внутреннего воздуха. Оборудование, использующееся в тропическом климате или других влажных средах должны оборудоваться активными системами контроля влажности.

Внутри коммутационного шкафа без замкнутых объемов поверхности, подверженные конденсации образуются как результат постоянного притока свежего воздуха. Необходимо принять меры, чтобы такие поверхности были расположены в местах, где образование капель воды не приведет к повреждению оборудования. Температура компонент (охладители, силовые полупроводниковые приборы, печатные платы и т.п.) всегда должна превышать температуру окружающей среды. Это может достигаться предварительным подогревом, внутренней вентиляцией и распределением воздуха. Конденсирующаяся влага должна собираться и отводиться от зон, где она может вызвать повреждение компонент.

При регулировании температуры охладителей необходимо принимать во внимание переходные состояния, такие как работа с пониженной нагрузкой и ожидание, поскольку в таких состояниях вышеизложенные требования могут быть выполнены снижением интенсивности охлаждения. В режиме ожидания имеет смысл сохранять питание вспомогательных цепей и выполнять дополнительный подогрев охладителей и внутреннего объема для поддержания температуры на разумном уровне.

Категория: Физические принципы | Добавил: SPetrakov (02.12.2015) | Автор: Петраков С.Н.
Просмотров: 407 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar