變頻器的常見散熱方式與具體介紹

變頻器主要用于交流電動機(異步電機或同步電機)轉速的調節，是公認的交流電動機最理想、最有前途的調速方案，除了具有卓越的調速性能之外，變頻器還有明顯的節能作用，是企業技術改造和產品更新換代的理想調速裝置。它在電力、紡織與化纖、建材、石油、化工、冶金、市政、造紙、食品飲料、煙草等行業以及公用工程（中心空調、供水、水處理、電梯等）中，變頻器都在發揮著重要作用。

為了提高變頻器的應用穩定性,必須要解決好變頻器環境散熱問題。

從目前變頻器的構造分析，散熱一般可分為以下三種：自然散熱、對流散熱、液冷散熱。

1.自然散熱

對于小容量的變頻器一般選用自然散熱方式，其使用環境應通風良好，無易附著粉塵及飄浮物。此類變頻器的拖動對象多為家用空調、數控機床之類，功率很小，使用環境比較優良。

另外一種使用自然散熱方式的變頻器容量并不一定小，那就是防爆變頻器。對于此類變頻器小容量可以選用一般類型的散熱器即可，要求散熱面積在允許的范圍內盡可能的大一些，散熱肋片間距小一些，盡可能的增加熱輻射面積。對于大容量的防爆變頻器，如使用自然散熱方式建議使用熱管散熱器。熱管散熱器是近年來新興的一種散熱器，它是熱管技術與散熱器技術結合的一種產品，它的散熱效率極高，可以將防爆變頻器的容量做的比較大，可達幾百kVA。這種散熱器相對普通散熱器，所不同之處就是體積相對大，成本高。這種散熱方式與水冷散熱相比較還是有優勢的：水冷要用水冷器件，水冷散熱器以及必不可少的水循環系統等等，其成本比使用熱管散熱器散熱高。業界反映熱管散熱器性能好，值得推廣。

自然散熱的另外一種方式就是“穿墻式”自然散熱，這種散熱方式最多減少80％的熱量，其特點是變頻器的主體與散熱片通過電控箱完全隔離，大大提高了變頻器元器件的散熱效果。這種散熱方式最大的好處就是可以做到定時清理散熱器，且能保證電控箱的防護等級做得更高。象常見的棉紡企業由于棉絮過多，經常容易堵塞變頻器的通風道，導致變頻器的過熱故障，用穿墻式自然散熱就能很好得解決這一問題。

2.對流散熱

對流散熱是普遍采用的一種散熱方式，如圖2所示。隨著半導體器件的發展，半導體器件散熱器也得到了飛速的發展，趨向標準化，系列化，通用化；而新產品則向低熱阻，多功能，體積小，重量輕，適用于自動化生產與安裝等方向發展。世界幾大散熱器生產商，產品多達上千個系列，并全部經過測試，提供了使用功率與散熱器熱阻曲線，為用戶準確選用提供了方便。同時散熱風機的發展也相當快，呈現出體積小，長受命，低噪聲，低功耗，大風量，高防護的特點。如常用的小功率變頻器散熱風機只有25mm×25mm×10mm；日本SANYO長壽命風機可達200000h，防護等級可達IPX5；更有德國ebm大風量軸流風機，排風量高達5700m3/h。這些因素為設計者提供了非常廣闊的選擇空間。

對流散熱正是由于使用的器件(風機、散熱器)選擇比較容易，成本不是太高,變頻器的容量可以做到從幾十到幾百kVA，甚至更高(采取單元并聯方式)才被廣為采用。

3.液冷散熱

水冷是工業液冷方式中較常用的一種方式，針對變頻器這種設備選用該方式散熱的很少，因為它的成本高，用在小容量變頻器時體積大，再由于通用變頻器的容量在幾kVA到近百kVA，容量不是很大，很難將性價比做到讓用戶接受的程度，只有在特殊場合（如需要防爆）以及容量特別大的變頻器才采用這種方式。

水冷變頻器在歐洲已有近十年的歷史，廣泛應用于輪船、機車等高功率且空間有限的場合。相對于傳統的風冷變頻器，水冷變頻器更有效地解決了散熱問題，從而使高功率變頻器的體積大大縮小，性能更加穩定。體積的減小意味著節省了設備安裝空間，從而有效地解決了很多特殊場合對變頻器體積的要求。如芬蘭VACON公司的400kW水冷變頻器，其體積僅為同等級的風冷變頻器的五分之一。

資料表明，散熱器表面經電泳涂漆發黑或陽極氧化發黑后，其散熱量在自然冷卻情況下可提高10~15%，在強迫風冷情況下可提高20~30%，電泳涂漆后表面耐壓可達500~800V。所以在選擇散熱器及制定加工工藝時，對散熱器進行上述工藝處理會大大提高本身的散熱能力，還可以增強絕緣性，降低了因安裝不當造成的爬電距離過小，電氣間隙不夠等帶來的不利影響。

散熱效果優劣與安裝工藝有密切關系，安裝時應盡量增大功率模塊與散熱器的接觸面積降低熱阻，提高傳熱效果。在功率器件與散熱器之間涂一層薄薄的導熱硅脂可以降低熱阻25~30%。如需要在功率器件與散熱器之間加絕緣或加墊塊來方便安裝，建議使用低熱阻材料：薄云母，聚酯薄膜或紫銅塊，鋁塊。合理安排器件在散熱器上的位置，單件安裝時應使器件位于散熱器基面中心位置，多件安裝時應均勻分布。緊固器件時需保證扭力一致。安裝完畢后不宜對器件及散熱器再進行機械加工，否則會產生應力，增加熱阻。單面肋片式散熱器，適于在設備外部作自然風冷，即利于功率器件的通風又可降低機內溫度。自然風冷時，應使散熱器的斷面平行于水平面的方向；強迫風冷時，應使氣流的流向平行于散熱器的肋片方向。

無論采用哪種散熱方式，都應根據變頻器的容量，確定它的功耗，選擇適當的風機，以及適當的散熱器，達到優良的性價比，同時也應將變頻器所使用的環境因素充分考慮到。