Bainistíocht 'An Laghdú Teirmiceach' i n-invertirí ardchumhachta: Anailís a dhéanamh ar éifeacht an t-éadacháin ar shreabhadh aeir i gcabánaithe.

Tionscadal ar an Stres Teirmheach i Leictreoiniceacht Cumhachta

Sa domhan B2B innealtóireachta leictreacha, is é an teas an mór-thaithí amháin ar fhíor-shaoránacht, ar dhéineamh agus ar fhad saoil leictreoiniceachta cumhachta. Tá inbhirtitheoirí ard-chumhachta, a athshaineann fuinneamh DC ó bhancanna batáir nó ó chruinneacha PV go AC ard-theilephuinn, lán le semiconductóirí a aimsíonn ag luas mór, micreoproiseoirí agus coilí ceaptha as copar. I rith oibriú, tá méid mór teas cailliúla ag ginteáil ag na comhpháirtí seo.

Chunnaíonn inbhertair ardchumhachta nua-aimseartha a gciorcuití istigh ó mhúchadh teas díreach trí ghné slándála a úsáideann ar a dtugtar 'Laghdu Uimhreacha Teasa'. Nuair a thagann an teocht istigh sa inbhertaire thar thréshold criticiúil, laghdaíonn an gléas go huathoibríoch a chumas is airde AC. Cé go mbreiseann sé seo ar mhúchadh na hardfhoirne, is féidir leis an gcur i bhfeidhm tromchúiseach a bheith ag a dhéanamh i bhfoinseanna tionsclaíochta, agus is féidir leis sracaireacht neamhthorthúil na meaisíní nó caillteanas táirgeadh na gréine a fhágáil.

Tugann an alt seo anailís teicniúil ar laghdu uimhreacha teasa agus anailíseann é sin agus tionchar bacanna ar shreabhadh aer i cábainéid leictreacha agus i gcoimeádáin.

Ceist: Cad is 'Laghdu Uimhreacha Teasa' i n-inbhertair ardchumhachta, agus conas a thagann bacanna ar shreabhadh aer istigh i gcábainéid leictreacha ar pherformance?

Is é an laghdú teasa nádúrtha ná mecanach coscach ina ndéanann micreopróiseálaí an inbhirtire an cumhacht aschur AC uasta a laghdú go dinimiciúil chun a gcothromaithe cumhacht leictreach (mar shampla IGBTs agus MOSFETs) ó tháscadh a theamh ceangail shábháilte. Tugann bac ar an sruth aeir laistigh de chabainéid leictreacha buaileadh ar an bpróiseas seo trí théamh a sheachaint, ag fágáil cruinneachadh áitiúil téimhe, ardú tapa ar théimh an chabainéid timpeallta, agus laghdú luath ar an inbhirtire. Chun an fhadhb seo a réiteach, caithfidh na comhtháirgtheoirí córais iomlán an t-iascúr téimhe cabainéid a ríomh, méadú a dhéanamh ar fhoinsí fuascailte gníomhacha, agus slíthe slán sruth aeir a chur i bhfeidhm ag úsáid prionsabail JYINS ar bhainistiú téimhe casta.

An Fisic ar Gheiniúint Théimhe agus ar Chnáin na gCothromaithe

Chun tuiscint a ghlacadh ar an n-athshocruithe teochta, caithfimid breathnú ar gheineáil teochta laistigh den inbhirtéir. Nuair a bhíonn inbhirtéir ag tiontú cumais, tá cailleadh istigh ann. Tá na cailleadh seo bunaithe go príomha ar chailleadh reatha (mar gheall ar an n-áitríocht istigh ar MOSFETs/IGBTs) agus ar chailleadh athshocruithe (a tharlaíonn nuair a ghníomhaíonn na tranzistoirí suas agus síos míle uair sa soicind).

Tiontaitear na cailleadh leictreacha seo go díreach i gceartchóras. Tugann an ceartchóras seo ardú ar théimpealatur an leithreas silicin istigh den tsamhlach, a dtugtar an téimpealatur san áit (Tj) air. Don tseilicín do thionscail, is é an téimpealatur is airde sábháilte san áit de ghnáth idir 125 céim Celsius agus 150 céim Celsius.

Más éiríonn an teocht ag an n-aisnéis thar an teorainn fisiciúil seo, déanfaidh an silióin rith teasa, a fhágfaidh deireadh catastrófach ar an t-réimseoir. Chun é seo a sheachaint, bíonn na scannáin istigh sa inbhirtéir ag seiceáil leanúnach teocht an chiseanna teas (Th) agus ag ríomh an teochta reatha ag an n-aisnéis.

Nuair a thagann teocht an chiseanna teas thar thréshold réamh-ríomhaite (de ghnáth timpeall 45 céim Celsius go 55 céim Celsius, ag brath ar an bhfhoirm), tosaíonn an tsamhradh rialaithe an inbhirtéir le laghdú teasa. Laghdaíonn an micreapróiseálaí an círculacht an freastalaíochta, rud a laghdaíonn an t-iascra AC uasta. Agus gach céim a ardú thar an tréshold, laghdaíonn an cumhacht uasta atá ar fáil ón inbhirtéir go líneach (m.sh., laghdú 2% den chumhacht rátaithe ar gach céim Celsius).

An tionchar a bhaineann le bac ar shreabhadh aeir an chabáin

I dtír industriala, socraítear inbhéartóirí cumhachtacha go bhfuil siad leathnaí i gcoirpáin maithe metalach cosúil le cabáiní rialaithe chun iad a chosaint ó thirim, tiubhas agus rochtain neamhshainithe. Áfach, nuair a chuireann tú inbhéartóir isteach i gcoirpán, cruthaíonn sé aeráit bheag.

Tá bac ar an sruth aeir laistigh den chabán mar chúis phríomha le lagú teochta luath. Tá bac ann ar rogha beaga bealaí:

• Méid an Aistrithe agus an Isteach neamhchothrom: Chun aeir the a fhágáil an cabán, caithfidh aeir fuar isteach. Má tá fáinne aistrithe le CFM (Cubic Feet per Minute) ard sa chabán ach tá bearta isteach beaga nó tógtha, beidh an fáinne ag stró gan an brú staiticiúil, rud a leanas le lagú mór sa sruth aeir i ndáiríre.
• Scagairí Thirimh Tanaí: Tá ceardlanna tionsclaíocha lán le páirteálacha sa aer, le dustaí meitiliceacha agus le fíocháin. Ar feadh ama, cruinníonn na páirteálacha seo ar scagairí an chabainéid ionchuir. Is féidir scagaire atá tanaí a laghdú ar shreabhadh an aeir go dtí 80%–90%, ag cur le teocht an chabainéid istigh go mór laistigh de nóiméad amháin tar éis tosú oibríochta inbhirtire faoi lucht mór.
• Cur i láthair mícheart comhpháirtí: Tá teocht ag ardú. Má tá an t-inbhirtir suite go fisiciúil in aice le comhpháirtí eile a gheobhaidh teocht (mar shampla, cártaí bacáin, reacstóirí líne nó trasfurmóirí cumhachta) laistigh den chabainéid, beidh sé ag iarraidh aer a bhfuil teocht air cheana, ag laghdú an cumais dissipation teochta an chooler. Más ann go bhfuil spás neamhsháite ró-bheag timpeall ionchuir agus aschuir an t-inbhirtir (de ghnáth is gá 150 mm spás saor), beidh an t-aeir ag súgáil arís go díreach, ag cruthú puinseanna aeir theo.

Ríomh an Lucht Teochta agus na Riachtanais CFM an Chabainéid

Chun mhealladh teochta a chosc, caithfidh lucht comhtháiteála córas an ráta gáis riachtanach (CFM) a ríomh chun an teas a gheiniúintear ag an mbreiseán a scaipeadh. Is é an foirmle riachtanach:

CFM = ( 3.16 P_loss ) / delta_T

Cén

• Is é P_loss an ráta scaipthe teasa (teas cailliúil) de na comphoirt go léir laistigh den chabainéad, a tomhaítear i Watt. Ríomhthar é bunaithe ar thionchar an mbreiseáin. D’mbreiseán 10 kW a oibríonn ag 93% éifeachtachta, is é 7% de 10 kW an teas cailliúil, rud a choimeádann 700 Watt.
• is é delta_T an t-ardú ceadaithe i bhfás teochta laistigh den chabainéad i gcomparáid leis an teocht timpeallachta amuigh, a tomhaítear i fheidhmeanna Fharant (T_inside - T_outside).

Mar shampla, má tá an teocht uilig is airde timpeallachta amuigh ag 95 fheidhmeanna Fharant (35 céim Siosair), agus mian linn teocht laistigh den chabainéad a shocrú ag 113 fheidhmeanna Fharant (45 céim Siosair) chun mealladh a chosc, is é an t-ardú ceadaithe i bhfás teochta (delta_T):

113 - 95 = 18 fheidhmeanna Fharant.

Ag úsáid an fhoirmle, is é an ráta gáis riachtanach:

CFM = ( 3.16 × 700 W ) ÷ 18 = 122.8 CFM.

Chunnaíonn an t-ionsaí ar oibriú oiriúnach faoi choinníollacha fíorshaol, ba cheart do inhinéirí roghnú gaoithe aistrithe a bhfuil ráta ar a laghad 150 CFM chun cur isteach ar theorainn an scagaire dúsgáin agus ar chaillteanais bhrú stádach.

Treoracha Inhinéireachta le haghaidh Bainisteoireacht Theirmiceach Ar Chabainéid

Chun fadhbanna teirmiceacha a réiteach, ba cheart do chumadóirí córas na treoracha is fearr seo a leanúint:

• 1. Coimeád Aisghníomhaíochta Físiciúil Glan: Suiteáil an inbhirtir sa chúl íseal, níos fuara, den chabainéid. Cinntigh go bhfuil spás glan ar a laghad 150 mm go 300 mm timpeall na gaoithe aistrithe intearneacha an inbhirtir agus na mbuailí chun sreabhán aer áitiúil a chosc.
• 2. Cuir Leithscéal Aer Itheartha i bhFeidhm: Úsáid gaoithe aistrithe cabainéid ar thairbhe airde mór le coisíní cruinn agus suiteáil i dtuaisceart an chófra chun an t-aer te a tharraingt amach, agus cuir lúibíní/buaileanna ag bun an chófra chun an t-aer fuar a tharraingt isteach. Úsáideann an modh seo an t-iompar nádúrtha (téimneach ag éirí suas) chun an éifeachtacht fuaireachta a mhéadú.
• 3. Bunú seachrán cothromaithe dea-mhainte: I dtimpeallachtaí nach bhfuil aon ghráin orthu, cuir an-chóras glanaithe ar fáil do na filtreanna ionchais uile ar an gcabán gach mí nó gach ceathrú bliana. Úsáid filtreanna poliúráin a d’fhéadfá n-ith a ghlanadh agus a bhfuil sreabhadh aer ard acu, agus glan iad le haer chomhbhrúite.
• 4. Roghnaigh inbhirtirí le fuarú tuaslagtha leathnaithe: Tá inbhirtirí JYINS ar ardchumhacht deartha don timpeallacht tionsclaíoch caorach. Úsáidtear leacanna teas airde, troma, alúmanaim le spás mór idir na feithne chun cruachadh gráine a chosc. Chomh maith leis sin, úsáidtear fáinní fuaraithe DC gan biorraí intleachtacha a bhíonn ag rith ag an luais is airde ach amháin nuair a éiríonn an teocht (Tj) suas. Tugann aonaid JYINS an méid is mó de mhuirnín teasa, ag cur ar aghaidh an tosaigh ar laghdú teasa fiú sa chabáin atá crua.

Conclúid

Is é an laghdú teochta nádúrtha gné tábhachtach slándála a chosnaíonn inbhirtirí cumhachta ard ó theip shemiconndaeitir mharaithe, ach is féidir a ghníomhú roimh aimsir mar gheall ar choscair i sruth aeir an chabainéid a chur isteach ar oibríochtaí tionsclaíocha B2B go mór. Trí thuiscint a fháil ar phisic chailceanna semiconndaeitir, trí riachtanais CFM cruinn a ríomh, agus trí shruthanna aeir fhorcéadaithe a chur i bhfeidhm, is féidir le comhtháthaithe córais an timpeallacht oibriúcháin fuar a chaomhnú. Is é an céim dheireannach chun an cumhacht leanúnach is airde a sholáthar, fiú faoi na coinníollacha teochta is dea-ghníomhach, an t-inbhirtir tionsclaíoch JYINS a shonrú le haghaidh inneachair theochta dhéanta go maith.