夏に稼働するインバーターの筐体は比較的高温になるため、触れると熱すぎると感じることがあります。では、インバーターの筐体は熱い方が良いのでしょうか、それともそうでない方が良いのでしょうか。また、筐体を触るとなぜ熱く感じるのでしょうか。以下では、インバーターの冷却に関連して、この 2 つの問題を分析し、答えを提供します。
インバータ内の部品には定格動作温度があります。インバータの放熱性能が悪いと、インバータが動作し続けると部品の熱が外部に伝達されないため、部品の温度が上昇し続けます。過度の温度は部品の性能と寿命を低下させる可能性があります。インバータ内の内部部品の動作温度を定格温度範囲内に維持し、効率と耐用年数を確保するには、インバータ内の熱を伝達するための熱伝導性材料が必要です。
熱伝導の観点から見ると、インバーターの内部と外部の温度のバランスが取れているほど、つまり内部の加熱部品、ヒートシンク、シェルの温度が近いほど、熱伝導性は高くなります。
インバータの外側が寒くて内側が熱い場合、インバータの放熱性能が優れていないことを意味します。これは、魔法瓶と通常の水筒の関係に似ています。同じ温度のお湯が入ったカップは、魔法瓶カップよりも速く放熱し、カップの壁も魔法瓶カップよりも熱くなります。これは、魔法瓶カップの内壁と外壁の間に熱伝導媒体がなく、真空になっているため、外壁の温度が低く、内部の熱が放散されず、断熱効果が得られるからです。通常のカップの壁は単層で、内部の熱を効果的に伝達できます。そのため、外壁は熱くなりますが、魔法瓶カップよりも早く冷えます。
インバータの放熱原理は単層カップの原理に似ており、インバータの内部部品からの熱の急速な伝達により、インバータの内部部品の温度を急速に下げ、インバータの動作と耐用年数を向上させるという目標を達成する必要があります。上記のように、インバータにとって優れた放熱性能は非常に重要です。以下では、インバータの加熱と放熱の基本原理を具体的に説明します。
インバータの放熱とインバータのヒートシンク
1. 回路では、電流が流れるたびに能動部品が熱を発生します。インバーターの主な発熱部品には、スイッチング トランジスタ (IGBT、MOSfet)、磁気コア部品 (インダクタ、トランス) などがあります。したがって、部品が定格温度で動作できるようにするには、システムの放熱能力が非常に重要です。
2. インバータは動作中に熱を発生することが避けられません。たとえば、5KWインバータの場合、システムの加熱電力は通常、インバータの総電力の約1.5-2.5％であり、その熱損失は約75-125Wです。したがって、システムの放熱と冷却は非常に重要です。小規模な家庭用システムの場合、業界では通常、自然な放熱方法を使用します。
3. 優れた放熱性能を実現するために、以下の対策を講じることができます。
① 放熱面積が大きいほど、効果は高くなります。例えば、5KWインバータの加熱電力が125Wで、60度の自然冷却で耐えられる最大熱流束密度が0.05W / cm2の場合、放熱面積は少なくとも約0.25m2である必要があります。同じ体積を維持し、ヒートシンクの表面積を増やすために、ヒートシンクの表面は複数のフィンと高いフィンの高さで設計されており、ヒートシンクと空気の接触面積を増やし、急速な放熱を促進します。
② 筐体とヒートシンクはしっかりと接続されており、インバーターシェルは熱伝導性に優れたアルミニウム合金で作られています。一体型筐体構造を採用し、ヒートシンクは筐体と広い面積で密接に接続されており、部品の熱はヒートシンクを介してアルミニウム合金筐体に直接伝達され、デバイスからヒートシンク、次に筐体、最後に空気への放熱経路が形成されます。また、部品からの熱はインバーター内の空気を介して筐体に伝導され、筐体を介して外気に放散されます。デバイスから内部の空気、次に筐体、最後に外気への別の放熱経路が形成されています。
一体型でないシェルを使用すると、筐体とヒートシンクの間に 2 つの接続が必要になり、接触が密ではないため、ヒートシンクと中間筐体の小さな部分のみが放熱に関与し、上部筐体は放熱に関与しないため、全体的な放熱性能が大幅に低下します。
一体型エンクロージャ構造を採用し、ヒートシンクがエンクロージャに直接かつしっかりと接続され、アルミニウム合金エンクロージャが2つの経路で放熱に参加できます。放熱に大きく参加するため、インバータシェルの温度は比較的高くなります。この現象の利点は、エンクロージャの熱伝導率が良好で、インバータの内部熱がシェルを介してより速く伝達され、インバータの内部温度とコンポーネントの温度が低下し、コンポーネントとインバータの耐用年数が長くなることです。
インバータケースの過熱と手焼けの原因
1. 部品の温度をより良く、より速く下げ、部品の耐用年数を長くするために、一体型エンクロージャとヒートシンクを密着させる設計を採用し、エンクロージャをシステムの放熱の重要な部品としています。放熱性能が向上し、エンクロージャの温度が高くなりますが、これはインバータの動作の正常な現象です。
2. 体感温度: 人体の体感温度は約 36 度で、温かさを感じます。約 45 度では灼熱感があります。約 50 度に長時間さらされると灼熱感を引き起こす可能性があります。60 度に長時間さらされると火傷を引き起こす可能性があります。インバータの放熱の必要性と特殊な作業環境 (屋外の直射日光) のため、安全規制ではインバータハウジングの温度が 70 度を超えてはならないと規定されています。夏には、外部環境温度が 40 度の場合、ハウジング温度は通常 55 度から 60 度の間です。そのため、人がインバータハウジングに触れると熱く感じます。
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