散热设计笔记

1. 晶闸管内部产生热损耗的方式主要以下几种：

A， 导通时，由于流过正向电流所引起的正向压降而产生的功率损耗

B， 在正向和反向阻断期间，由于阻断电压使得流过的阻断电流而产生的功率损耗 C， 控制极控制功率所产生的功率损耗

D， 器件开关过程中的开关功率损耗；当频率较低时此项功率损耗所占比例不大，当频率超过

1000hz时，就不容忽视，如下开关电源损耗：

半导体开关器件所产生的热量，在开关电源中占主导地位，其热量主要来源于半导体开关器件的开通、 关断及导通损耗。采用软开关方式（ZCS或ZVS）可以使电路中的电压或电流在过零时开通或关断，可以最 大限度地减少开关损耗 2.散热器的额定冷却条件：

散热器额定冷却条件系指GB 8446.1 给出的散热器热阻值、流阻值和特性曲线的测试条件，并与GB 8446.2的有关规定一致。

自冷散热器：环境空气温度不高于40℃、空气自然对流的风速不大于0.5m/s 风冷散热器：进口空气温度不高于40℃、进口端风速为6m/s 水冷散热器：进口水温不高于35℃、水流量为4L/min GB 8446.1 电力半导体器件用散热器

GB 8446.2 电力半导体器件用散热器 热阻和流阻测试方式 GB 8446.3 电力半导体器件有散热器 绝缘件和紧固件 3. 选用散热器总的关系式（1）是：

Rsa?Tjm?TaPAV?(RJC?RCS)

散热器热阻另一种算法： 器件管壳温度：Tc= Tjm – Rjc * Pav 散热片台面温度：Ts= Tc – Rcs *Pav 散热器热阻： Rsa = （Ts-Ta）/ Pav

4. 元器件的热设计指标应符合TS-S0A0204001《器件应力降额规范》，具体指标如下：

功率器件的工作结温应小于最大结温的(0.5-0.8)倍 电阻温度

碳膜电阻 120℃ 金属膜电阻 100℃

压制线绕电阻 150℃

涂剥线绕电阻 225 ℃

变压器、扼流圈表面温度 A级 90 ℃

B级 110 ℃ F级 150 ℃ H级 180 ℃ 电容器的表面温度

纸质电容器 75-85℃ 电解电容器 65-80℃ 薄膜电容器 75-85℃ 云母电容器 75-85℃ 陶瓷电容器 75-85℃ 5.晶闸管耗散功率：

P T =0.785VTM﹒IAV+0.215VTO﹒IAV

22

P T = VTO IT(AV) +FRTIT(AV) ----见《晶闸管器件的选型及其散热器的选择》

按正弦半波、导通角180°的器件，F=2.47

导通角120°的器件，F2=1.732=2.99

2

晶闸管散热器的选配实例见《晶闸管器件的选型及其散热器的选择》

5.6.1散热器需采用的强迫冷却方式的判别

对通风条件较好的场合，散热器表面的热流密度大于0.039W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。

对通风条件较恶劣的场合： 散热器表面的热流密度大于0.024W/cm2而小于0.078W/cm2，必须采用强迫风冷。

水冷散热器，为防止凝露产生，造成绝缘性能下降甚至短路。因此要需添加热装置，确保环境温度与冷却水温度之差，此值与空气湿度成比例关系，选型见《JBT 9684－2000电力半导体器件用散热器选用导则》附录A ；例85%湿度下环境温度为40℃时水温应在35℃，总体来说85%湿度下环境温度与冷却水温度之差不大于5℃

排风量计算：（搜-如何計算所需風量 http://www.3d3d.cn/e/DoPrint/?classid=42&id=582）

１．风扇总排出热量(H)=比热(Cp)x重量(W)x容器允许温升(ΔTc) Cp比热，空气的定压(10mmAq)比热(Cp)=0.24 W重量=(CMM/60) x D

=(CMM/60) x 1200g/M3 =(Q/60) x 1200g/M3

CMM、CFM都是指每分钟所排出空气体积，前者单位为立方米/每分；后者单位为立方英呎/每分。1 CMM=35.3 CFM

D单位体积空气的重量，温度20℃、大气压760mmHg、湿度65%的潮湿空气为标准空气，此时单位体积空气的重量(又称比重量)为1200g/M3 所以：总热量(H)=0.24(Q/60) x 1200g/M3 x ΔTc ２．电器热量(H)=(P[功率]t[秒])/4.2 ３．由1.、2.得知：

Q=0.05P/ΔTc …………………………………(CMM) =1.76P/ΔTc ………………………………… (CFM)

４．换算华氏度数为： Q=0.09P/ΔTf ………(CMM) =3.16P/ΔTf ………(CFM)

风机选用以风量及流速共同确定，风冷设备在满足风量的情况下，还必须满足散热片的额定风速条件。以下为风机选型。。 风机的选型一般按下述步骤进行: 7 w* F7 J' F7 I- `' G! y. h* j

1、计算确定隧道内所需的通风量; （如上，风量计算） 2、计算所需总推力It

It = △P × At(N) ; e: g6 D4 \\, Q\其中,

At:隧道横截面积(m2) ! e: b, H' j4 r% j- H 1) 隧道进风口阻力与出风口阻力; 7 F( G$ ^. U7 y\

△ P:各项阻力之和(Pa);一般应计及下列4项: # J, Q( Y! ~. S& T* C

* r+ u# f+ ~( G# r 2) 隧道表面摩擦阻力,悬吊风机装置、支架及路标等引起的阻力;

\

3) 交通阻力;

4) 隧道进出口之间因温度、气压、风速不同而生的压力差所产生的阻力. ) b: i) u( J( |- e( ~( Z- @- @

) B, O6 Y8 V9 x- I6 W3 3、确定风机布置的总体方案

根据隧道长度、所需总推力以及射流风机提供推力的范围,初步确定在隧道总长上共布置m组风机,每组n台,每台风机的推力为T. : _: N% k* t# d; e 满足m×n×T≥Tt的总推力要求,同时考虑下列限制条件: : u. c

& a8 1) n

台风机并列时,其中心线横向间距应大于2倍风机直径 c

2) m组(台)风机串列时,纵向间距应大于10倍隧道直径 4、单台风机参数的确定

射流风机的性能以其施加于气流的推力来衡量,风机产生的推力在理论上等于风机进出口气流的动量差(动量等于气流质量流量与流速的乘积),在风机测 试条件先,进口气流的动量为零,所以可以计算出在测试条件下,风机的理论推力:

5

理论推力 = p × Q × V = p Q / A(N) % Q+ ~\

2

P:空气密度(kg/m3) $ [7 o# z: {; m: e

' P( E* O/ o\

Q:风量(m3/s) 1 k3 P8 [# V4 n. Z. F\

! J# g* z: Q+ L: m) _, D1 ]. C

A:风机出口面积(m2)

六相半波整流晶闸管选用：输出直流电流 * 0.289 * 2 ，比如7200A* 0.289 * 2 = 2080 * 2 = 4160,选KP4500的晶闸管

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