Системы охлаждения

Системы охлаждения в электротехнике — комплекс технических решений, обеспечивающих поддержание рабочей температуры силовых полупроводников, электронных компонентов, трансформаторов и шкафного оборудования в допустимых пределах для гарантии надёжности и расчётного ресурса. Перегрев — основная причина преждевременного выхода из строя электронной аппаратуры: увеличение температуры кристалла на каждые 10°C выше нормы вдвое сокращает ресурс по закону Аррениуса. Системы охлаждения включают пассивные радиаторы, принудительную вентиляцию осевыми и центробежными вентиляторами, жидкостное охлаждение, тепловые трубки и термоэлектрические модули Пельтье.

Выбор способа охлаждения определяется плотностью тепловыделения (Вт/см² поверхности) и допустимой температурой воздуха в шкафу или вблизи компонентов. При тепловыделении до 100 Вт на небольших площадях достаточно пассивного алюминиевого радиатора; при 100–500 Вт добавляют осевой вентилятор с регулировкой оборотов по температуре (PWM-управление); свыше 500 Вт на компонент переходят к жидкостному охлаждению или тепловым трубкам с выносным теплообменником. В промышленных шкафах управления применяют климатические системы: кондиционеры для щитов (сплит-типа или моноблочные) мощностью 500–4000 Вт, фильтрующие вентиляторы (IP54) и теплообменники воздух-воздух для поддержания температуры внутри шкафа ниже +35°C при окружающей температуре до +50°C.

Проектирование системы охлаждения шкафного оборудования начинают с расчёта суммарного тепловыделения всех компонентов (ПЧ, источники питания, резисторы, контакторы) с учётом КПД (потери = подводимая мощность × (1 − КПД)). Затем подбирают вентиляционную систему с производительностью, обеспечивающей перепад температуры воздуха в шкафу не более +10°C по сравнению с наружным. При эксплуатации в запылённой среде фильтры вентиляторов чистят ежеквартально — засорение снижает воздушный поток и повышает температуру компонентов в геометрической прогрессии.