高压变频器单元热仿真计算

研发部陈飞

1 引言

大型电力电子设备，如大功率高压变频器往往要求有极高的可靠性，影响电力电子设备失效的主要形式是热失效，据统计，50%以上的电子热失效主要是由于温度超过额定值引起的。随着温度的增加，失效率也增加，因此大功率高压变频器功率器件的热设计直接关系到设备的可靠性与稳定性。

从结构设计上来说散热技术是保证设备正常运行的关键环节。由于三环公司高压变频器设备功率大，一般为MW级，在正常工作时，会产生大量的热量。为保证设备的正常工作，把大量的热量散发出去，优化散热与通风方案，进行合理的设计与计算，实现设备的高效散热，对于提高设备的可靠性是十分必要的。

2 散热计算

高压变频器在正常工作时，热量来源主要是隔离变压器、电抗器、功率单元、控制系统等，其中作为主电路电子开关的功率器件的散热、功率单元的散热设计及功率柜的散热与通风设计最为重要。对igbt 或igct功率器件来说，其pn结不得超过125℃，封装外壳为85℃。有研究表明，元器件温度波动超过±20℃，其失效率会增大8倍。

2.1 散热设计注意事项

(1) 选用耐热性和热稳定性好的元器件和材料，以提高其允许的工作温度;

(2) 减小设备(器件)内部的发热量。为此，应多选用微功耗器件，如低耗损型igbt，并在电路设计中尽量减少发热元器件的数量，同时要优化器件的开关频率以减少发热量;

(3) 采用适当的散热方式与用适当的冷却方法，降低环境温度，加快散热速度。

2.2 排风量计算

在最恶劣环境温度情况下，计算散热器最高温度达到需求时候的最小风速。根据风速按照冗余放大率来确定排风量。排风量的计算公式为：Qf=Q/(Cp·ρ·△T)

式中：

Qf：强迫风冷系统所须提供的风量。

Q：被冷却设备的总热功耗,W。

Cp=1005J/(kg?℃)：空气比热，J/(kg·℃)。

ρ=1.11(m3/kg)：空气密度，m2/kg。

△T=10℃：进、出口处空气的温差，℃。

根据风量和风压确定风机型号，使得风机工作在效率最高点处，即增加了风机寿命又提高了设备的通风效率。

2.3 风道设计

串联风道是由每个功率模块的散热器上下相对，形成上下对应的风道，其特点由上下多个功率单元形成串联的通路，结构简单，风道垂直使得风阻小;但由于空气从下到上存在依次加热的问题，造成上面的功率单元环境温差小，散热效果差。其结构如图1所示。

图1 功率柜串联风道结构图

并联风道中从每个功率单元的前面进风，对应的进风口并联排列，在后面的风仓中汇总后由风机抽出，同时整个功率柜一般采用冗余的方法，有多个风机并联运行，整体散热效果好，并提高了设备的可靠性。但柜体后面要形成风仓，增大了设备的体积，同时由于各个功率单元后端到风机的距离不同，使得每个功率单元的风流量不一致，是设计的难点。其结构如图2所示。

图2 功率柜并联风道结构图

根据串联风道和并联风道的特点，三环公司高压变频器选择并联

风道设计，并形成了独有的结构专利技术。

3 仿真分析

利用仿真软件可以在以上各种不同结构及层次上对系统散热、温度场及内部流体运动状态进行高效、准确、简便的定量分析。

图3 功率单元散热器基板温度分布图（2个IGBT）根据仿真结果，对散热结构进行评估、修改，然后再次仿真，直到得到满足要求的结果。通过这种方式，我们对热失效进行了很好控制，从而大大提高了设备的可靠性和稳定性。

变频器节能计算

变频不是到处可以省电，有不少场合用变频并不一定能省电。作为电子电路，变频器本身也要耗电（约额定功率的3-5%）。一台1.5匹的空调自身耗电算下来也有20-30W,相当于一盏长明灯. 变频器在工频下运行，具有节电功能，是事实。但是他的前提条件是：第一,大功率并且为风机/泵类负载；第二，装置本身具有节电功能（软件支持）；第三，长期连续运行。这是体现节电效果的三个条件。除此之外，无所谓节不节电，没有什么意义。变频节能什么是变频器变频器是利用电力半导体器件的通断作用将工频电源变换为另一频率的电能控制装置。 PWM和PAM的不同点是什么 PWM是英文Pulse Width Modulation(脉冲宽度调制)缩写，按一定规律改变脉冲列的脉冲宽度，以调节输出量和波形的一种调值方式。 PAM是英文Pulse Amplitude Modulation (脉冲幅度调制) 缩写，是按一定规律改变脉冲列的脉冲幅度，以调节输出量值和波形的一种调制方式。电压型与电流型有什么不同变频器的主电路大体上可分为两类：电压型是将电压源的直流变换为交流的变频器，直流回路的滤波是电容；电流型是将电流源的直流变换为交流的变频器，其直流回路滤波石电感。为什么变频器的电压与电流成比例的改变异步电动机的转矩是电机的磁通与转子内流过电流之间相互作用而产生的，在额定频率下，如果电压一定而只降低频率，那么磁通就过大，磁回路饱和，严重时将烧毁电机。因此，频率与电压要成比例地改变，即改变频率的同时控制变频器输出电压，使电动机的磁通保持一定，避免弱磁和磁饱和现象的产生。这种控制方式多用于风机、泵类节能型变频器。

车用散热器散热面积的计算

车用散热器散热面积的计算一、散热量的确定 1．用户已给散热量的按已给散热量计算. 2．对车用柴油机可按下式进行估算：Q=（）P s式中P s表示发动机功率. 燃烧室为预燃室和涡流室的发动机取较大值P s 直接喷射式的发动机取较小值P s 增压的直喷柴油机可取P s 二、计算平均温度差Δt m 1.散热器的进水温度t s1 闭式冷却系可取t s1=95-100℃(节温器全开温度) 2.散热器出水温度t s2 t s2=t s1-Δt sΔt s是冷却水在散热器中的最大温降,对强制冷却系可取Δt s=6-12℃ 3.进入散热器的空气温度t k1一般取t k1=40-45℃ 4.流出散热器的空气温度t k2 t k2= t k1+Δt kΔt k是空气流过散热器时的温升,可按下式计算: Δt k=Q/(3600×A Z×C P×V K×ρk) 式中A Z表示散热器芯部的正迎风面积; C P表示空气的定压比热容C P=kgf℃V K表示散热器前的空气流速,车用发动机可取V K=12-15m/s ρk表示空气密度,设定在一个大气压气温50℃下查表得ρk=1.09kg/m3

5.平均温差修正系数φ 汽车发动机的冷却形式,属于两种流体互不混合的交叉流式换热形式.与热力学的简单顺流与逆流的换热形式不同,所以要以修正系数φ对平均温度差结果进行计算修正.而φ值的大小取决于两个无量纲的参数P及R. P=(出气温度-进气温度)/(进水温度-进气温度) R=(进水温度-出水温度)/( 出气温度-进气温度) 查上表可得φ值 6.平均温差Δt m 根据传热学原理,平均温差Δt m可按下式计算: Δt m=φ{(Δt max-Δt min)/ ㏑(Δt max/Δt min)} Δt max= t s1- t k1Δt min= t s2- t k2

罗宾康高压变频器介绍

我主要写的是应用场合及功能介绍罗宾康高压变频器介绍一、产品介绍 1、罗宾康系列变频调速系统特点 1.1高效率、无污染、高功率因数第宾康系列高压变频调速系统采用的是功率单元串联的高-高方案，采用了多绕组高压移相变压器，二次侧绕组中流过的电流，在变压器一次侧叠加时，形成非常逼近正弦波的电流波形。经过实际测试，50Hz运行时，网侧电流谐波<2 %，电机侧输岀电压谐波 <1.5 % （即使在40Hz时，仍然<2 % ），成套装置的效率>97 %，功率因数>0.96。完全满足了 IEEE519 —1992对电压、电流谐波含量的要求； *通过采用自主开发的专用PWM空制方法，比同类的其它方法可进一步降低输岀电压谐波1?2% 。1.2先进的故障单元旁路运行（专业核心技术） *为了提高系统的可靠性，整个变频调速系统中考虑了一定的输出电压裕量，并在各功率单元中增加了旁路电路。当某个功率单元岀现故障时，可以自动监测故障并启动旁路电路，使得该单元不再投入运行，同时程序会自动进行运算，调整算法，使得输出的三个线电压仍然完全对称，电机的运行不受任何影响； *以6kV高压变频调速系统为例，每相有6个单元时，预置好参数，当某一相中有2 个功率单元岀现故障时，故障单元将自动旁路，系统仍然可以满负荷运行；即使某一相中所有6个单元故障，全部被旁路，系统输岀容量仍可高达额定容量的57.7 %。这种控制方法处于国际先进，国内领先水平，将大大提高系统的可靠性。 .3高性能的控制技术 *罗宾康系列高压变频调速系统率先实现了简易矢量控制技术，可以实现恒转矩快速动态响应，并且具有加、减速自适应功能，即可根据运行工控参数的实际情况，自动调整加、减速时间，在不超过最大允许电流的情况下，快速达到设定频率或转速。同时，系统可以自动识别电机转速，用户可以不考虑电机目前的运行状态，电机不需要停止运行时，可直接实现电机的启动、加速、减速或停止操作； *罗宾康系列高压变频调速系统还可以实现反馈能量自动限制功能。 1.4高可靠性 *控制电源可实现外部220V供电和高压电源辅助供电双路电源自动切换，同时配置了UPS即使两路电源都岀现故障时，控制系统仍然可以工作足够长的时间，控制整个系统安全停机，发岀报警，并记录故障时的所有状态参数； *高压主电路与低压控制电路采用光纤传输，安全隔离，使得系统抗干扰能力强； ?当单元故障数目超过设定值，系统可自动切换到工频运行（自动旁路柜）； ?移相变压器有完善的温度监控功能；

暖气散热量计算方法

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首先，我们要了解，暖气片的购买单位是组，它是由多少片暖气片组成的，大多数暖气片厂家都可以定制。其次了解暖气片的高度，市面上常见的一般有 670mm、1500mm、1800mm 三种，不同高度的暖气片散热量也不一样，高度越高散热量越大。暖气片片数需要根据房间面积来计算的。首先选择一款性价比最高的暖气片，记住它每片的散热量，用这个【散热量】除以 100 就得到【每平米需要的片数】，然后用【房间面积】除以【每平米需要的片数】，就得到这个房间需要的【总片数】。举个例子：小编客厅面积为 20 平米，选中鲁本斯塞尚大水道 1800 高的暖气片，每片的散热量是 260W，算法是：用散热量 260W 除以 100 等于 2.6（每平米需要的片数），（房间面积）20 除以 2.6 等于 7.7，所以 20 平房间需要 8 片一组的暖气片。最后，建议房屋密封性不好的买家在此算法的基础上多买一到两片，这样能达到更好的采暖效果。
1）影响散热量的因素可以归结为两个方面：一是散热器本身的特点，如它的材料、形状、壁厚、焊接质量和表面处理等；二是它的使用条件，也就是外界条件，如流过散热器的热媒种类、温度、流量，进出水的方式，房间里的空气温度和流速，四周墙面的颜色和温度，散热器的安装方式，组装片数等。因此，不仅不同的散热器散热性能不同，而且同一片或同一组散热器在不同外界条件下的散热性能也不相同。散热器的散热量可用下式表示： Qs=KsFs(tp-tn)
式中 Qs——散热器的散热量（W）； Ks——散热器的传热系数［W/（m2?℃）］； Fs——散热器的散热面积（m2）； tp——散热器内热媒的平均温度（℃）； tn——散热器所在室内的空气温度（℃）。由式中可见，温差 tp-tn 越大，散热量也越大。如果它们成直线关系变化，则 Ks 就应该是常数。但是，事实上散热量的增大倍数要高于温差的增长倍数。 Ks 值并不能直接测得，即便有了 Qs、tp、tn 的数值之后，Ks 还和散热器的面积 Fs 有关。准确测量 Fs 是十分困难的，而 Fs 的取值又影响到 Ks 值的大小。同一组散热器，采用的 Fs 越大，Ks 就越小；Fs 越小， Ks 就越大。由于 Ks 值不能单独用来评价散热器的优劣，可见公式 Qs=KsFs(tp-tn)用来表达散热器的热工特性也不完全适宜。国际标准规定，在评价散热器时，只给出散热量，而不再给出 Ks 值。（2）由于采暖系统的热媒和管道布置方式的不同，散热器的计算选择也不相同，我们通过例题来进行分析。【例】单管系统温降计算及散热器选择：已知：供水温度为 95℃，回水温度为 70℃，各层热负荷如图 18 59 所示，房间设计温度为 18℃，计算选择各层散热器。图 18 59 【解】（1）计算立管的总热负荷
Q=6550kcal/h (2)计算立管的用水量 G=655095-70kg/h=262kg/h (3)计算立管上各段的温度 t1=95℃ t2=(95-1500262)℃=(95-5 73)℃=89 27℃
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散热片散热面积计算

散热片作为强化传热的重要技术之一，广泛地应用于提高固体壁面的传热速率。比如飞机、空调、电子元件、机动车辆的散热器、船用散热器等［1］。对散热片强化传热的研究引起国内外众多学者的关注，如对散热片自然对流的研究［2-7］，对散热片强制对流的研究［8-12 ］。前人对散热片的研究大致可分为两类：其一，采用实验的手段，在一定范围内改变散热片组的结构尺寸和操作参数，比较其传热性能，从而得出散热片组最优的结构尺寸和最优的操作参数；其二，采用数学方法，对某一具体情况推导出偏微分方程，简化其边界条件，求其数值解。本文深入分析散热片组间流体的流动特性及传热特性，总结各种因素对传热的影响，采用最优化技术及先进的计算机软件技术，对自然对流情况下矩形散热片组的散热过程进行了优化研究，并设计典型实验，检验优化结果。 2 散热片散热过程分析散热片多用于强化发热表面向空气散热的情况，故本文以与空气接触的散热片为研究对象。由于散热片表面温度(一般不超过250 C )不高，散热片组对空气的辐射换热量采用式(1) 计算可知，它所占比例小于总散热量的3%。因此，散热片表面与周围环境之间的散热主要是对流传热。式(1)中的F为辐射角系数，本文散热片组的辐射角系数由G N ELLISON ［13］介绍的方法求得。 (1) 散热片传热是一个比较复杂的物理过程，对此过程，国内外学者进行了深入的实验研究，他们的工作主要着重于传热系数大小、传热系数与流体流速以及流道的几何形状等因素的内在联系。在实验研究中得到了许多适用于具体实验条件的准数关联式。这些结果对传热过程的了解和散热片的设计有重要的意义。在自然对流条件下，散热片组的结构参数(散热片的间距、高度、厚度 )是散热片散热的主要影响因素，散热片组的结构见文献［ 14］。 2.1 间距对散热片散热的影响描述流体与固体间对流传热的基本方程式为： Q=hA AT (2) 从上式可以看出，通过提高传热系数h，增大传热面积来强化流体与散热片表面间的对流传热效果。当基面宽度 W给定时，假定传热温差AT,传热系数h不变，这样散热量 Q 的提高就取决于换热面积 A 的大小。增加散热片数量就可以增加换热面积，有利于散热。但散热片数目的增多，减小了散热片间的距离S,传热系数h也随之降低。 2.2 高度对散热片散热的影响提高散热片的高度 H可以增加换热面积 A，从而达到强化传热的目的。但增加高度会使散热片顶部的局部传热系数降低，导致平均传热系数的降低。此外，高度也影响着从散热片基面到端部的温度降。高度越大，温度降也越大，导致散热片表面与周围大气的平均温度差就随之降低，不利于散热。实际上，散热片的高度还将受到整机外型尺寸的限制。 2.3 厚度对散热片散热的影响散热片越薄，则单位长度上可装载的散热片的数量就越多，从而增大散热面积，强化散热片的散热；随着散热片厚度的增大，散热片表面与周围大气的平均换热温度差AT就随之降低，这对于散热是不利的。在实际的应用中，厚度3的大小往往受工艺水平高低所限。一

变频器节能效率计算

概述在许多情况下, 使用变频器的目的是调速, 尤其是对于在工业中大量使用的风扇、鼓风机和泵类负载来说, 设计选型往往以最大工况来选。与实际的工况存在较大的可调整空间。在运行中根据实际运行需要，按照流量、杨程等调节电动机的转速，从而改变电动机的输出转矩和输出功率，以代替传统上利用挡板和阀门进行的流量和扬程的控制, 节能效果非常明显。同时分析变频器在选型、应用中的注意事项。 1变频调速原理三相异步电动机转速公式为: n= 60f p(1?s) 式中：n-电动机转速，r/min； f-电源频率，Hz； p-电动机对数 s-转差率, 从上式可见交流电动机的调速可以概括为改变极对数，控制电源频率以及通过改变参数如定子电压、转子电压等使电机转差率发生变化等几种方式。变频器效率维持在94%~96%，变频调速是一种高效率、高效能的调速方式，使异步电动机在整个工作范围内保持正常的小转差率下运转，实现无极平滑调速。 1.1变频工作原理异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz。电机定子绕组内部感应电动势为 U1≈E1=4.44f1Nk1?1 式中E1-定子绕组感应电动势，V； ?1-气隙磁通，Wb； N-定子每相绕组匝数； f1-基波绕组系数。在变频调速时，如果只降低定子频率f1，而定子每相电压保持不变，则必然会造成?1增大。由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在U1=U n，f1=f n时，电动机主磁路接近饱和，增大?1势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。

若在降低频率的同时降低电压使E 1f 1?保持不变则可保持?1不变从而避免了主磁路过饱和现象的发生。这种方式称为恒磁通控制方式。此时电动机转矩为 T =m 1pf 12π(r 2s +sx 22r 2)(E 1f 1 )2 式中T -电动机转矩，N.m ； m 1—电源极对数； p —磁极对数； s —转差率； r 2—转子电阻； x 2—转子电抗；由于转差率s 较小，(r 2s ?)2?x 22则有 T ≈m 1pf 12πr 2s (E 1f 1)2 =kf 1s 其中k =m 1p 2πr 2(E 1f 1)2 由此可知：若频率f 1保持不变则T ∝s ；若转矩T 不变则s ∝1f 1?；电动机临界转差率s m ≈r 2x 2=r 2 2πf 1L 2=C f 1 其中C =r 22πL 2 电动机最大转矩T m =m 1pf 1 4π12πf 1L 2(E 1f 1)2=常数最大转速降?n m =s m n 1=C f 160f 1 p =60p =常数由此可知：保持E 1f 1=?常数，最大转矩和最大转矩处的转速降落均等于常数，与频率无关。因此不同频率的各条机械特性曲线是平行的，硬度相同。 1.2风机、泵负载特性以风机、泵类为代表的二次方减转矩负载即转矩与转速平方成正比。如图所示，在低转速下负载转矩非常小。风机、水泵的负载特性如下 n 1n 2?=Q 1Q 2? (n 1n 2?)2=H 1H 2?=T 1T 2? (n 1n 2?)3=P 1P 2? 式中Q 1Q 2?—风量、流量，m 3s ?； H 1H 2?—风压，Pa ；

变频调速的计算

一、变频调速与节流调节的计算流量q v 与转速成正比，即q v2/q v1=n 2/n 1；扬程H 与转速的平方成正比，即H 1/H 2=（n 2/n 1）2；功率与转速的立方成正比功率。如（1）式所述。 31 23 1212)()(v v v q q n n p p q P ===存在的关系与流量泵与风机的功率（1）根据v q 、H 值可以计算泵与风机的功率，即：η ρ102H q P V = （2）式中P ─功率，kW ；v q ─流量，m 3/s ；H ─扬程，m ；ρ─密度，kg/m 3；η─使用工况效率%；泵与风机的变频节能计算 (1) 变频调速调节与节流调节对风机、水泵常用阀门、挡板进行节流调节，增加了管路的阻尼，电机仍旧以额定速度运行，这时能量消耗较大，如果对风机、泵类设备进行调速控制，不需要再用阀门、挡板进行节流调节，将阀门、挡板开到最大，管路阻尼最小，能耗也大为减少。节能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，即对风机、泵类、采用挡板调节流量对应电机输入功率P L 与流量q v 的关系： )(])( 55.045.0[2 kW p q q P e ve V L += （3）式中 P L ─额定流量时电机输入功率，kW ；q ve ─额定流量，m 3/s ；若流量的调节范围（0.5～1）q ve ,由上面的公式及下面的公式可得电机调速调节流量相比节流调节流量所要节约的节电率（Ki ）为： ] )(55.045.0[)( 1/)( 23 3 ve v b ve v L b ve v e L L q q q q P q q P P p p Ki +- =-=?= ηη （4）式中Ki ─节电率；ηb ─调速机构效率。从上式分析，节流调速时由于q v /q ve <1，平方后更小于1，乘以0.55再加上0.45仍小于1，却节流后电机的负载变小了，消耗的功率也比额定功率小。当挡板或阀门全关时，泵与风景空载运行，消耗的功率最少，等于0.45Pc 。由（1）式可知采用电机变速调节后，电机消耗的功率与实际流量和额定流量比值的三次方成正比，由于变频调速效率高，本身的损耗相比很小，在变频器内部，逆变器功率器件的开关损耗最大，其余是电子元器件的热损耗和风机损耗，变频器的效率一般为95%～98%。采用变频调速，泵与风机的效率几乎不变，其特性近似满足相似定律，即满足（1）式的关系。因此（4）式能较准确地计算泵与风机电机变频调速调节相比节流调节所要节约的节电率。例5.1 某厂离心风机125kW ，实际用风量为0.7，年工作4800h ，准备投资15万元改造为变频器驱动，变频器的效率为96%，估算节电率和投资回收期。解：由题意知q v /q ve =0.7，由式（4）得节电率为 5.0) 7.055.045.0(96.07.012 3 =?+?-=Ki 由式（3）得：P L =（0.45+0.55×0.72 ）×125=90(kW)

机房散热量计算

所有的电子设备在工作过程中都要产生热量，这些热量必须排出到设备外部，否则热量的积累将会导致故障。选择适合的通风或冷却系统，首先需要知道设备的产热量和散热空间。热是一种能量，其度量单位是焦耳，BTU（British thermal unit,英制单位）和卡。通用的计量标准是BTU/小时或焦耳/秒（焦耳/秒等同于瓦特），在实际应用中这两个单位会需要换算，计算公式如下： 3.41 BTU/小时 = 1 瓦特在计算机或其他处理信息的仪器中真正用于处理数据的电源能量是很少的，可以忽略不记。因此，交流电源的能量几乎全转化成热量了，也就是说，从设备的电源消耗就可推算出热量的产生量。制冷量取决于全部系统一个系统总的发热量是由所有产热设备相加得出。产生的热量通常用表示为 BTU/小时，也可以用其他单位表示，这个数据可以从设备的手册中得到。将每个设备的发热量相加就得出整个系统总的值。UPS作为一个特殊的例子在下面详细介绍。很多IT设备的交流功率消耗（瓦特）可以在APC的UPS选择方案中找到，或者从设备的产品数据中也可查到。若设备的耗电量由VA或电压-电流值的形式来表示，那么设备的伏安数也可以代替瓦来衡量热量的输出。要是设备的功耗用安或安培表示，则用电流值乘以交流供电电压得出伏安值。由于有功率因数存在，用伏安值来估算设备的发热量，其准确程度是比不上用瓦特来表示的，依据不同的设备会有0到35%的误差。但是，这些估算方法都可以给出一个比较保守的，不会低估的设备发热量。对于UPS散热量的确定

由于UPS将功率从输入端送到输出端，因此在计算UPS的散热量时与其他IT设备时是有区别的。UPS工作在不同的模式下，其产生的热量也是不同的。在UPS的绝大多数运行时间内，是工作在普通状态下的，即把AC电源提供给被保护设备，这时UPS运行效率可以达到80%到98% 。因此，UPS的无用功（或称功率损失）会在2%到20%之间，这部分交流输入功率会转化成热量。不同类型的UPS产生的无用功是由其设计电路结构决定的，可由下表估算出： UPS热量的产出由此公式计算得出：产热量（BTU/小时） = 负载功率（瓦特）x 无用功比例（由表1查出）x 3.41 （BTU转换常数）注意：当UPS工作在电池放电模式或正在给电池充电时，它的产热量会增加，但这是很正常的。UPS输出的这些能量并不需要特别注意，无须计算在通风冷却系统的设计容量中。综述一个电子系统总的热量输出是其中每个设备热量输出的总和。热量的输出（BTU/小时）是设备自身的一个指标；但在技术手册中不一定能查到，也可以用设备的电源功率消耗来估算。UPS的产热量可由技术手册中查到，或通过负载量和产生无用功比例计算得出。在设计通风冷却系统时，应将容量考虑的大一些，以适应将来设备的增加而带来的额外热量。工艺设备的散热量计算公式工艺设备的散热量计算公式为:

散热器的散热量计算

冀州市冀暖北方暖气片厂本标准参照采用国际标准ISO3147—1975（E）《热交换器—供水或蒸汽主环路的热平衡实验原理和试验方法》、ISO3148—1975《用空气冷却闭式小室确定辐射散热器、对流散热器和类似设备散热量的试验方法》、ISO3149—1975《用液体冷却闭式小室确定辐射散热器、对流散热器和类似设备散热量的试验方法》、ISO3150—1975（E）《辐射散热器、对流散热器和类似设备—散热量计算和结果的表达式》。 1、主题内容与适用范围本标准规定了在闭式小室内测试采暖散热器（简称散热器,暖气片）单位时间散热量（简称散热量）的原理、装置、方法、要求和数据的整理。本标准适用于以热水或蒸汽为热媒的采暖散热器。 2、术语 2.1辐射散热器在采暖散热器中，部分靠辐射放热的称辐射散热器。 2.2对流散热器在采暖散热器中，几乎完全靠自然对流放热的称对流散热器。 3、测试原理 3.1散热器的散热量散热器的散热量应由下式求得：Q=Gp(h1—h2) 式中：Q——散热器的散热量，W；Gp——热媒的平均流量，Kg/s；h1——散热器进口处热媒的焓，J/Kg；h2——散热器出口处热媒的焓，J/Kg。注：h1、h2 的数值系根据被测散热器进出口热媒的温度和压力，由中国建筑工业出版社1987年第一版《供暖通风设计手册》中查得。 3.2热媒参数的测量3.2.1热媒为热水时，当热水温度低于大气压力下水的沸点温度时，应测量散热器进口和出口处的水温，或测量其中一处水温及散热器进出口的热水温差；当热水温度高于大气压力下水的沸点温度时，则应测量散热器进口和出口处的水温和压力，或测量其中一处水温及散热器进出口的热水温差和压力差。3.2.2热媒为蒸汽时，应测量散热器进出口处蒸汽的压力和温度，散热器进口处的蒸汽应有2～5℃的过热度，测试时被测散热器流出的应仅为凝结水，凝结水温度与散热器进口处蒸汽压力下饱和温度之差不得超过1℃。3.2.3热媒温度系指散热器进出口处的温度。如不可能在该处测量时，则测温点与散热器进（出）口之间的距离不得大于0.3m。应对这段管道严格保温，并在计算散热量时减去这部分散热量。保温层应延伸到测温点之外0.3m以上。3.2.4热媒参数测量的准确度应符合以下要求：流量：±0.5% 温度：±0.1℃压力（绝对）：±1％压差：当压差大于1KPa时±5% 当压差小于1KPa时±0.05%KPa 4、测试装置和要求 4.1测试装置测试装置应包括：a、安装被测散热器的闭式小室；b、小室六个壁面外的循环空气或水夹层；c、冷却夹层内循环空气或水的设备d、供给被测散热器能量的热媒循环系统。此系统应符合本标准的要求；e、检测和控制的仪表及设备。 4.2闭式小室的要求4.2.1小室内部的净尺寸应为：地面：(4±0.2m)×(4±0.2m) 高度：2.8±0.2m 4.2.2小室在任何情况下应为气密的。4.2.3小室的内表面应涂不含金属涂料的油漆。4.2.4小室采用空气冷却时，其构造应符合下列要求：4.2.4.1小室周围应设夹层，夹层内应维持稳定的温度环境。4.2.4.2小室的四壁、门、窗（若采用）、屋顶和地面的热阻偏差应在20%以内。4.2.4.3小室门应直接对着夹层外门。夹层外门必须气密，并宜具有和夹层墙相同的热阻。4.2.4.4夹层外围护层的墙、屋顶和地面总热阻应大于或等于1.73m3.K/W。4.2.4.5夹层内由可控温的送回风系统形成的循环空气，使小室的六个面得到均匀冷却。夹层的宽度宜为0.5m（不得小于0.3m）；夹层内冷却空气的平均速度宜为0.1～0.5m/s。4.2.5采用水冷却时，小室的构造应符合下列要求：4.2. 5.1冷却水的循环方式应使小室表面温度均匀。4.2.5.2安装被测散热器的墙壁内表面，应在整个宽度离地面1.25m的高度内贴以保温板，保温板的厚度宜为6mm，其热阻应为0.05±0.05m2.K/W。板的外表面若刷油漆，应采用不含金属涂料的油漆。4.2.5.3冷却水的总流量应不小于6000Kg/h，每面墙的水流量应可分别控制。 5、闭式小室内各参数的测试及准确度 5.1小室内的空气温度小室内的空气温度应采用屏蔽的敏感元件在下列各点进行测量。5.1.1在内部空间的中心垂直轴线上a.基准点离地面0.75m高，准确到±0.1℃；b.离地面0.05、0.50、1.50m；距屋顶0.05m的四点，准确到±0.2℃。 5.1.2在每条距两面相邻墙1.0m处的垂直线上，离地面0.75、1.50m高的两点（共八点），准确到±0.2℃。} 5.2小室内表面温度小室的内表面温度应在下列各点进行测量：a.六个内表面的中心点，准确到±0.2℃；b.安装被测散热器的墙壁内表面的垂直中心线上，距地面0.30m的点，准确到±0.2℃。 5.3其他参数的测量除5.1和5.2所规定的各点外，还应测量下列参数；a.小室内空气的相对湿度；b.采用空气冷却时夹层内的空气温度，准确到±0.5℃； c.采用水冷却时，冷却系统入口处的水温准确到±0.2℃； d.大气压力，准确到±0.1KPa。

变频器调速节能的计算方法

变频器调速节能的计算方法一﹑概述据统计，全世界的用电量中约有60%是通过电动机来消耗的。由于考虑起动、过载、安全系统等原因，高效的电动机经常在低效状态下运行，采用变频器对交流异步电动机进行调速控制，可使电动机重新回到高效的运行状态，这样可节省大量的电能。生产机械中电动机的负载种类千差万别，为便于分析研究，将负载分为平方转矩﹑恒转矩和恒功率等几类机械特性，本文仅对平方转矩﹑恒转矩负载的节能进行估算。所谓估算，即在变频器投运前，对使用了变频器后的节能效果进行的计算预测。变频器一旦投运后，用电工仪表测量系统的节能量更为准确。现假定，电动机系统在使用变频器调速前后的功率因数基本相同，且变频器的效率为95%。在设计过程中过多考虑建设前，后长期工艺要求的差异，使裕量过大。如火电设计规程SDJ-79规定，燃煤锅炉的鼓风机,引风机的风量裕度分别为5%和5~10%，风压裕度为10%和10%~15%，设计过程中很难计算管网的阻力，并考虑长期运行过程中可能发生的各种问题，通常总把系统的最大风量和风压裕量作为选型的依据，但风机的系列是有限的，往往选不到合适的风机型号就往上靠，大20%~30%的比较常见。生产中实际操作时，对于离心风机﹑泵类负载常用阀门、挡板进行节流调节，则增加了管路系统的阻尼，造成电能的浪费；对于恒转矩负载常用电磁调速器﹑液力耦合器进行调节，这两种调速方式效率较低，而且，转速越低，效率也越低。由于电机的电流的大小随负载的轻重而改变,也即电机消耗的功率也是随负载的大小而改变，因此要想精确地计算系统的节能是困难的，在一定程度上影响了变频调速节能的实施。本文介绍用以下的公式来进行节能的估算。二、节能的估算 1﹑风机﹑泵类平方转矩负载的变频调速节能风机﹑泵类通用设备的用电占电动机用电的50%左右,那就意味着占全国用电量的30%。采用电动机变频调速来调节流量，比用挡板﹑阀门之类来调节，可节电20%~50%，如果平均按30%计算，节省的电量为全国总用电量的9%，这将产生巨大的社会效益和经济效益。生产中，对风机﹑水泵常用阀门、挡板进行节流调节，增加了管路的阻尼，电机仍旧以额定速度运行，这时能量消耗较大。如果用变频器对风机﹑泵类设备进行调速控制，不需要再用阀门、挡板进行节流调节，将阀门、挡板开到最大，管路阻尼最小，能耗也大为减少。节能量可用GB12497《三相异步电动机经济运行》强制性国家标准实施监督指南中的计算公式，即：对风机、泵类，采用挡板调节流量对应电机输入功率PL与流量Q的关系的三次方成正比，即，再与采用挡板调节流量对应电机输入功率PL相减后再除以节省的功率与系统调速前后的速差成正比，速差越大，节能越显著。恒转矩负载变频调速一般都用于满足工艺需要的调速，不用变频调速就得采用其他方式调速，如调压调速﹑电磁调速﹑绕线式电机转子串电阻调速等。由于这些调速是耗能的低效调速方式，使用高效调速方式的变频调速后，可节省因调速消耗的转差功率，节能率也是很可观的。 3、电磁调速系统电磁调速系统由鼠笼异步电机、转差离合器、测速电机和控制装置组成，通过改变转差离合器的激磁电流来实现调速。转差离合器的本身的损耗是由主动部分的风阻?磨擦损耗及从动部分的机械磨擦损所产生的。如果考虑这些损耗与转差离合器的激磁功率相平衡，且忽略不计的话，转差离合器的输入?输出功率可由下式计算：电动机轴输出功率式中：T2—转差离合器的输出转矩 n2 –-转差离合器的输出轴转速电动机的输出功率，即为转差离合器的输入功率。对于恒转矩负载，T= T1 = T2=常数，所以，转差离合器的效率：电磁调速电机为鼠笼式电机，由于输入功率和转矩均保持不变，鼠笼式电机的功率保持不

散热与风量的计算doc资料

散热与风量的计算

风扇总热量=空气比热X空气重量X温差,这里的温差是指,你进风的温度与最终加热片的温度的差值,照你说的,250-80(最加热片的温度)-25(进风空气的温度)=145度,你给的倏件还一样,就是热量不知道,或者电器做的总功不知道,电器做的总功/4.2=风扇排出的总热量知道的话就可以根空气重量=风量/60X空气密度逆推出风量 . 设：半导体发热芯片平均温度T1（工作时的温度上限，也就是说改芯片能承受的最高温度，取决你的设计要求了），散热片平均温度T2，散热片出口处空气温度T3 简化问题，假设： 1.散热片为热的良导体，达到热平衡时间忽略，则有T1=T2； 2.只考虑热传导，对流和辐射不予考虑。又因为半导体发出的热量最终用来加热空气，则有： 880W=40CFM*空气比热*（T3-38°C）注意单位统一，至于空气的比热用定容的吧。。。上式可以求出（实际上也就是估算而已）出口处空气温度T3，根据散热片的散热公式（也是估算），有： P=λ*【T2-0.5（T3+38°C）】*A

其中：P为散热功率，λ为散热系数，A为与空气的接触面积，【T2-0.5 （T3+38°C）】为温差；其中：λ可以通过对照试验求（好吧，还是估算）出来，这样就能大概估算出需要的散热器面积A了。。。 P.S. 误差来源1：散热器温度和芯片温度肯定不相等，热传导需要时间，而且散热片不同位置的温度也不严格相同，只是处在动态平衡；误差来源2：散热片的散热公式是凭感觉写的。。。应该没大错，但肯定很粗糙。。自己修正吧能想到的就这么多了。。。轴流风机风量散热器的信息讲解 2011-06-02 17:06 轴流风机风量散热器的信息讲解风量是指风冷散热器风扇每分钟排出或纳入的空气总体积，如果按立方英尺来计算，单位就是CFM；如果按立方米来算，就是CMM。散热器产品经常使用的风量单位是CFM（约

常用高压变频器技术对比研究

众所周知，大功率风机、水泵的变频调速方案，可以收到显著的节能效果，其直接经济效益很大，宏观经济效益及社会效益则更大。可以预计，大功率交流电机变频调速新技术的发展是我国节能事业的主导方向之一。目前，阻碍变频调速技术在高压大功率交流传动中推广应用的主要问题有两个：一是我国大容量<200kW以上）电动机的供电电压高< 6kV、10kV），而组成变频器的功率器件的耐压水平较低，造成电压匹配上的难题；二是高压大功率变频调速系统技术含量高，难度大，成本也高，而一般的风机、水泵等节能改造都要求低投入、高回报，从而造成经济效益上的难题这两个世界性的难题阻碍了高压大容量变频调速技术的推广应用，因此如何解决高压供电和用高技术生产出低成本高可靠性的变频调速装置是当前世界各国相关行业竞相关注的热点。一般来讲，在高压供电而功率器件耐压能力有限的情况下，可采用功率器件串联的方法来解决。但是器件在串联使用时，因为各器件的动态电阻和极电容不同，而存在静态和动态均压的问题。如果采用与器件并联R和RC的均压措施，会使电路复杂，损耗增加；同时，器件的串联对驱动电路的要求也大大提高，要尽量做到串联器件同时导通和关断，否则由于各器件开断时间不一，承受电压不均，会导致器件损坏甚至整个装

置崩溃。谐波问题是所有变频器的共同问题，尤其在大功率变频调速中更为突出。谐波会污染电网，殃及同一电网上的其它用电设备，甚至影响电力系统的正常运行；谐波还会干扰通讯和控制系统，严重时会使通讯中断，系统瘫痪；谐波电流也会使电动机损耗增加，因而发热增加，效率及功率因数下降，以至不得不“降额”使用。还有效率问题，变频调速装量的容量愈大，系统的效率问题也就愈加重要。采用不同的主电路拓扑结构，使用的功率器件的种类、数量的多少，以及变压器，滤波器等的使用，都会影响系统的效率。为了提高系统效率，必须设法尽量减少功率开关器件和变频调速装置的损耗。可靠性和冗余设计问题，一般的高压大功率拖动系统都要求很高的系统可靠性，尤其是国民经济的重要部门如电力、能源、冶金、矿山和石化等行业，一旦出现故障，将会造成人民生命财产的巨大损失，因此高压变频装置设计中是否便于采用冗余设计及旁路控制功能也是至关重要的。目前世界上的高压变频器不象低压变频器那样具有成熟的、一致性的拓扑结构，而是限于采用目前电压耐量的功率器件，如何面

变频器节能效率计算精编版

变频器节能效率计算公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

变频工作原理异步电动机的额定频率称为基频，即电网的频率，在我国为50Hz 。电机定子绕组内部感应电动势为 U 1≈U 1=4.44U 1UU 1 1 式中U 1-定子绕组感应电动势，V ； 1-气隙磁通，Wb ； U -定子每相绕组匝数； U 1-基波绕组系数。在变频调速时，如果只降低定子频率U 1，而定子每相电压保持不变，则必然会造成1增大。由于电机制造时，为提高效率减少损耗，通常在U 1=U U ，U 1=U U 时，电动机主磁路接近饱和，增大1势必使主磁路过饱和，将导致励磁电流急剧增大，铁损增加，功率因素降低。若在降低频率的同时降低电压使U 1U 1?保持不变则可保持1不变从而避免了主磁路过饱和现象的发生。这种方式称为恒磁通控制方式。此时电动机转矩为 T =U 1UU 12π(U 2U +UU 22U 2)(U 1U 1)2 式中T -电动机转矩，； U 1—电源极对数； U —磁极对数； U —转差率； U 2—转子电阻； U 2—转子电抗；

压缩机变频节能改造及节能量计算

压缩机变频节能改造及节能量分析冯东升（上海电机系统节能工程技术研究中心有限公司，上海 200063）摘要：本文从压缩机的变频调速原理出发，介绍了压缩机系统的变频改造方案，并主要阐述了变频改造后的节能量计算方法，最后通过实例进行了节能效果分析，结果表明该技术节能效果显著，值得推广。关键词: 压缩机变频改造节能 The Analysis of Frequency Conversion Energy Saving In Compressor Feng dong-sheng (Shanghai Engineering Research Center of Motor System EnergySaving Co.,Ltd., Shanghai 200063,China) Abstract: This paper start with the frequency control of compressor, mainly introduces the project of frequency conversion and method of calculating energy saving in compressor. Results show that , the technology is advanced and worth promoting. Key words: compressor;frequency conversion; energy-saving 1 概述压缩机作为基础工业装备，广泛的应用于机械制造、冶金、石油化工、矿山、纺织等工业生产的各个领域中。空压机的种类有很多，常见的主要有活塞式、螺杆式、离心式等几种。由于压缩机通常是长期连续的运转方式，因此在各种工矿企业内属于耗电量较多的重点用电设备之一。在国民经济可持续发展的战略之下，能源作为国家的重要物质基础，节能和绿色生产已成为国家十二五规划的重点，工业企业在保证正常的生产条件下，如何实现节能已势在必行，空压机作为重点耗能设备，已经成为了关键词。

散热片计算方法

征热传导过程的物理量在图3的导热模型中,达到热平衡后,热传导遵循傅立叶传热定律: Q=K·A·(T1-T2)/L (1) 式中:Q为传导热量(W);K为导热系数(W/m℃);A 为传热面积(m2);L为导热长度(m).(T1-T2)为温度差. 热阻R表示单位面积、单位厚度的材料阻止热量流动的能力,表示为: R＝(T1-T2)/Q＝L/K·A(2) 对于单一均质材料,材料的热阻与材料的厚度成正比;对于非单一材料,总的趋势是材料的热阻随材料的厚度增加而增大,但不是纯粹的线形关系. 对于界面材料,用特定装配条件下的热阻抗来表征界面材料导热性能的好坏更合适,热阻抗定义为其导热面积与接触表面间的接触热阻的乘积,表示如下: Z＝(T1-T2)/(Q/A)＝R·A (3) 表面平整度、紧固压力、材料厚度和压缩模量将对接触热阻产生影响,而这些因素又与实际应用条件有关,所以界面材料的热阻抗也将取决于实际装配条件.导热系数指物体在单位长度上产生1℃的温度差时所需要的热功率,是衡量固体热传导效率的固有参数,与材料的外在形态和热传导过程无关,而热阻和热阻抗是衡量过程传热能力的物理量. 芯片工作温度的计算如图4的热传导过程中,总热阻R为: R=R1+R2+R3 (4) 式中:R1为芯片的热阻;R2为导热材料的热阻;R3为散热器的热阻.导热材料的热阻R2为: R2＝Z/A (5) 式中:Z为导热材料的热阻抗,A为传热面积.芯片的工作温度T2为:

T2＝T1+P×R (6) 式中:T1为空气温度;P为芯片的发热功率;R为热传导过程的总热阻.芯片的热阻和功率可以从芯片和散热器的技术规格中获得,散热器的热阻可以从散热器的技术规格中得到,从而可以计算出芯片的工作温度T2. 实例下面通过一个实例来计算芯片的工作温度.芯片的热阻为1.75℃/W,功率为5W,最高工作温度为90℃,散热器热阻为1.5℃/W,导热材料的热阻抗Z为5.8℃cm2/W,导热材料的传热面积为5cm2,周围环境温度为50℃.导热材料理论热阻R4为: R4＝Z/A＝5.8 (℃·cm2/W)/ 5(cm2)=1.16℃/W(7) 由于导热材料同芯片和散热器之间不可能达到100%的结合,会存在一些空气间隙,因此导热材料的实际热阻要大于理论热阻.假定导热材料同芯片和散热器之间的结合面积为总面积的60%,则实际热阻R3为: R3＝R4/60%＝1.93℃/W(8) 总热阻R为: R=R1+R2+R3=5.18℃/W (9) 芯片的工作温度T2为: T2＝T1+P×R＝50℃+(5W× 5.18℃/W)＝75.9℃ (10) 可见,芯片的实际工作温度75.9℃小于芯片的最高工作温度90℃,处于安全工作状态. 如果芯片的实际工作温度大于最高工作温度,那就需要重新选择散热性能更好的散热器,增加散热面积,或者选择导热效果更优异的导热材料,提高整体散热效果,从而保持芯片的实际工作温度在允许范围以内(作者:方科 )转载