電力電子裝置中相對來說工作時產生自身功耗最大的部分應該是電力電子器件:晶閘管、整流管、IGBT等。這部分自身功耗以熱的形式表現,使器件自身溫度升高。于是有了散熱器和風機的強迫風冷措施。用流動空氣把器件上的熱量帶走。所以說,用風機對大功率半導體器件進行強迫風冷的設計比比皆是。
風冷裝置絕對離不開風機。如何科學地使用風機,提高冷卻效果引起了我的關注。于是下了功夫研究了一番。搞了數十年的電,現在要去了解“風”——流動著的空氣,屬于空氣動力學范疇的物理現象,真有點不知如何入手才好。不得不從頭開始學點“空氣動力學”。
先從風機樣本開始。風機樣本中對每種風機都列出一套工作曲線(見圖一),縱坐標是△Pt,
橫坐標是單位時間空氣流量V(單位是m3/h)。樣本中把△Pt稱作為“全壓”(常稱風機的最大風壓),它由“靜壓”和“動壓”組成,即:全壓=靜壓+動壓。在空氣動力學中,全壓表示流動空氣的總能量,他所包含的動壓和靜壓可以互相轉換,遵守“能量守恒與轉換定律”。這里的風壓△Pt是相對周圍大氣來說的,是一種相對壓力,即以周圍的大氣壓為零點起算的壓力。
在電力電子裝置中,風機把空氣吹向散熱器,從散熱片的縫隙中流過,這相當于風道截面由大變小,空氣流速增加,同時會產生大于其他位置的阻力,就是散熱器流阻△P,它抵消了與其相當的一部分風機風壓△Pt。與此相對應的空氣流量即為此時實際風量。
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