Jaki jest wpływ temperatury na komunikację zasilacza impulsowego
Głównym elementem komunikacyjnego zasilacza impulsowego jest prostownik przełączający wysokiej częstotliwości, który stopniowo dojrzewa wraz z rozwojem teorii i technologii energoelektroniki oraz urządzeń energoelektronicznych. Prostownik przyjmuje technologię miękkiego przełączania, zużycie energii staje się mniejsze, temperatura jest niższa, objętość i waga są znacznie zmniejszone, a ogólna jakość i niezawodność są stale ulepszane. Ale za każdym razem, gdy temperatura otoczenia wzrasta o 10 stopni, żywotność głównych elementów zasilających zmniejsza się o 50 procent. Powodem tak szybkiego spadku życia są zmiany temperatury. Zniszczenia zmęczeniowe spowodowane różnymi mikro- i makro-mechanicznymi koncentracjami naprężeń, materiałami ferromagnetycznymi i innymi częściami będą inicjować różnego rodzaju mikro defekty wewnętrzne pod ciągłym działaniem naprzemiennych naprężeń podczas pracy. Dlatego zapewnienie efektywnego odprowadzania ciepła przez sprzęt jest warunkiem koniecznym do zapewnienia niezawodności i żywotności sprzętu.
Zależność między temperaturą roboczą a niezawodnością i żywotnością elementów energoelektronicznych
Zasilacz jest rodzajem sprzętu do konwersji energii elektrycznej. Podczas procesu konwersji musi zużywać trochę energii elektrycznej, a energia elektryczna jest przekształcana w ciepło i uwalniana. Stabilność i szybkość starzenia elementów elektronicznych są ściśle związane z temperaturą otoczenia. Elementy energoelektroniczne składają się z różnych materiałów półprzewodnikowych. Ponieważ straty komponentów mocy są rozpraszane przez ich własne nagrzewanie, cykl termiczny wielu materiałów o różnych współczynnikach rozszerzalności spowoduje bardzo znaczne naprężenia, a nawet może doprowadzić do natychmiastowego pęknięcia i awarii komponentów. Jeśli element mocy jest używany przez długi czas w nienormalnych warunkach temperaturowych, spowoduje to zmęczenie, które doprowadzi do pęknięcia. Ze względu na trwałość zmęczeniową półprzewodników wymaga się, aby pracowały one w stosunkowo stabilnym i niskim zakresie temperatur.
Jednocześnie szybka zmiana ciepła i zimna spowoduje chwilową różnicę temperatur półprzewodników, co spowoduje stres termiczny i szok termiczny. Elementy poddawane są naprężeniom termiczno-mechanicznym, a gdy różnica temperatur jest zbyt duża, w różnych częściach materiałowych elementów powstają pęknięcia naprężeniowe. przedwczesna awaria elementu. Wymaga to również, aby komponenty mocy pracowały w stosunkowo stabilnym zakresie temperatur pracy, ograniczały gwałtowne zmiany temperatury, tak aby wyeliminować wpływ szoku termicznego i zapewnić długotrwałą niezawodną pracę komponentów.
Wpływ temperatury pracy na izolacyjność transformatora
Po zasileniu uzwojenia pierwotnego transformatora strumień magnetyczny generowany przez cewkę przepływa przez żelazny rdzeń. Ponieważ sam rdzeń żelazny jest przewodnikiem, indukowany potencjał zostanie wygenerowany w płaszczyźnie prostopadłej do linii siły magnetycznej, a na przekroju żelaznego rdzenia zostanie utworzona zamknięta pętla w celu wytworzenia prądu, który nazywa się „wirem” . Ten „prąd wirowy” zwiększa straty transformatora i zwiększa wzrost temperatury transformatora grzewczego rdzenia transformatora. Strata spowodowana przez „prądy wirowe” nazywana jest „stratą żelaza”. Ponadto drut miedziany zastosowany w transformatorze musi być nawinięty. Te miedziane druty mają rezystancję. Gdy płynie prąd, rezystancja zużyje pewną ilość energii, a ta część strat zostanie zużyta w postaci ciepła. Ta strata nazywana jest „utratą miedzi”. Dlatego utrata żelaza i utrata miedzi są głównymi przyczynami wzrostu temperatury transformatora.
Wraz ze wzrostem temperatury roboczej transformatora nieuchronnie spowoduje to starzenie się cewki. Gdy jego właściwości izolacyjne spadają, odporność na uderzenia w przypadku zasilania sieciowego ulegnie osłabieniu. W tym czasie, jeśli nastąpi uderzenie pioruna lub skok napięcia sieciowego, wysokie napięcie wsteczne po stronie pierwotnej transformatora spowoduje uszkodzenie transformatora i uniemożliwi zasilanie. W tym samym czasie wysokie napięcie zostanie podłączone szeregowo do głównego sprzętu komunikacyjnego, powodując ryzyko uszkodzenia głównego sprzętu.
Wpływ sposobu chłodzenia na temperaturę pracy zasilacza
Rozpraszanie ciepła zasilacza zasadniczo przyjmuje dwie metody: bezpośrednie przewodzenie i przewodzenie konwekcyjne. Bezpośrednie przewodzenie ciepła to przenoszenie energii cieplnej wzdłuż obiektu od końca o wysokiej temperaturze do końca o niskiej temperaturze, a jego zdolność przewodzenia ciepła jest stabilna. Przewodnictwo konwekcyjne to proces, w którym temperatura cieczy lub gazu ma tendencję do utrzymywania się na stałym poziomie dzięki ruchowi obrotowemu. Ponieważ przewodzenie konwekcyjne obejmuje proces zasilania, chłodzenie jest stosunkowo płynne.
Element do włosów jest zainstalowany na metalowym radiatorze, a poprzez wytłaczanie gorącej powierzchni energia może być przenoszona z ciał o wysokiej i niskiej energii, a energia, którą może wypromieniować radiator o dużej powierzchni, nie jest duża. Ta metoda przewodzenia ciepła nazywa się chłodzeniem naturalnym i ma dłuższy czas opóźnienia utraty ciepła. Wielkość wymiany ciepła Q=KA△t (współczynnik przenikania ciepła K, powierzchnia wymiany ciepła A, różnica temperatur △t), jeśli temperatura otoczenia w pomieszczeniu jest wysoka, wartość bezwzględna △t będzie mała, wtedy wydajność rozpraszania ciepła tej metody wymiany ciepła zostanie znacznie zmniejszona.
Do zasilacza dodany jest wentylator, który szybko odprowadza z zasilacza ciepło nagromadzone w procesie konwersji energii. Ciągły dopływ powietrza wentylatora do radiatora można uznać za konwekcyjny transfer energii. Ta metoda chłodzenia, znana jako chłodzenie wentylatorem, charakteryzuje się krótkim czasem opóźnienia. Rozpraszanie ciepła Q=Km△t (współczynnik przenikania ciepła K, m jakość powietrza przenoszącego ciepło, △t różnica temperatur), po zmniejszeniu lub zatrzymaniu prędkości wentylatora wartość m gwałtownie spadnie, a ciepło zgromadzone w zasilacz będzie trudny do rozproszenia, co znacznie zwiększy szybkość starzenia się elementów elektronicznych, takich jak kondensatory i transformatory w zasilaczu i wpłynie na stabilność ich jakości wyjściowej, ostatecznie prowadząc do wypalenia komponentów i awarii sprzętu.
