2 Розрахунок потужності розсіювання в силовому транзисторному модулі.

В якості прикладу розрахунок проводиться для силового модуля на основіJGBT транзистора . Силовою схемою є схема керування напругою наLR- навантажені . Джерелом живлення є джерело постійного струму. Принципова схема у форматі пакету МС наведена на мал..1

мал.1

Схема представляє собою , як було зазначено вище, транзисторний регулятор напруги з ШІМ .В якості силового н/п приладу застосовується IGBT транзистор типуIRG4BC20 FD в модульному виконанні. Корпус модуля –D 67-standard.

На мал..2 наведені графіки перехідних процесів напруги і струму в силовому приладі (верхній та нижній графіки) .На середньому графіку наведений графік потужності розсіювання в транзисторі .

мал..2

З графіка витікає (на ділянці сталого процесу ) , що потужність розсіювання в силовому приладі становить Р р.. ( вт) =10.

.3. Вихідні дані для розрахунку параметрів охолоджувачаі:

• Величина потужності, яку повинен розсіяти охолоджувач Р р. (Вт)

• Припустима температура корпусу силового модуля. – t⁰_к C = 85⁰C.

• Максимальна температура оточуючого середовища t⁰_о.с.C = 35⁰C.

• Система охолодження – природня конвекція , розташування ребер охолодження –вертикальне . Напрямок потоку охолоджуючого повітря – вздовж ребер.

• Конструкція охолоджувача – одностороння , ребриста. Ескіз орієнтовної конструкції охолоджувача наведений на мал. 3.

Мал..3

• Коефіцієнт тепловіддачі α =7 Вт/м².

• Силовий прилад кріпиться з плоского боку.

• Враховуючи, що система охолодження є природним повітряним , відстань між ребрами не повинна бути меншою ніж c =5 мм.

• Ширина охолоджувача може коливатися в межах b = 50÷70 мм.

• Висота ребер , виходячи з технологічних особливостей не повинна перевищувати h = 25 мм.

• Товщина ребра у основи дорівнює 2мм.

• Довжина охолоджувача може коливатися в межах L = 70 ÷ 100 мм.

4. Розрахунок необхідної площі охолодження

4.1 Розраховуємо необхідний тепловий опір корпус охолоджувача – оточуюче середовище (величину сумарного теплового опору між корпусом силового модуля та самої конструкції не беремо до уваги внаслідок їх малого значення в порівнянніз тепловим опором корпус охолоджувача оточуюче середовище.).

R_th = (t⁰_к - t⁰_о.с. )/ Р р. = (85 -35) / 10 = 5 гр./Вт.

4.2 Розраховуємо необхідну площу охолоджування .

S_охол. = 1/ (α *R_th) = 1/(7*5) =0.0285 м²= 285 см²

4.3 Вибираємо ширину охолоджувача b= 60 мм.

4.4 Вибираємо відстань між внутрішніми поверхнями ребер c = 6 мм. З урахуванням розміру основи ребра міжцентрова відстань між сусідніми ребрами становить с₁= 8 мм.

4.5 Ціле число ребер, яке вміщується по ширині охолоджувача N = b/c₁ +1 = 60/8 +1 = 8.

4.6 Задаємося висотою ребраh =20 мм. В такому разі площа ребер буде становити :

ΣS_реб =N* (2*h*L) ;

Вибираючи L = 80 мм , знаходимо :

ΣS_реб (см²) = 8*(2*2*8) = 256 см².

4.7 Попередній розрахунок показує , що такий охолоджувач з деяким запасом (не врахована додаткова площа зворотної частини та площа між реберних проміжків і бокових поверхней) може бути прийнятним для подальшого конструювання.

4 8 Після розробки твердотільної моделі охолоджувача дійсна площа може бути визначена засобами , які є складовою частиною пакету КОМПАС -3D V8+.