كيف تتأكد من أن المساحة المحجوزة لا تؤثر على أداء تبديد الحرارة لصندوق التوزيع؟

 

عند تصميمالعلبة من صندوق التوزيع,يحتاج فريق التصميم الخاص بنا إلى النظر في عدة عوامل لضمان أن المساحة المحجوزة لا تؤثر على تبديد الحرارة.

 

نقوم بتخطيط موقع المساحة المحجوزة بعناية لإبقائها بعيدة عن المكونات المولدة للحرارة ومتوافقة مع قنوات تبديد الحرارة القائمة. ثانيًا، نقوم بتحسين تصميم تبديد الحرارة عن طريق إضافة قنوات تبديد حرارة إضافية إلى المساحة المحجوزة وتنفيذ أنظمة التحكم الحراري الذكية. ثالثًا، نختار المواد المناسبة، ونستخدم مواد مقاومة للحرارة للعزل، ونختار مواد تغليف ذات أداء جيد في تبديد الحرارة. أخيرًا، نقوم بإجراء عمليات محاكاة حرارية واختبارات فعلية للتحقق من التصميم وتحسينه للتأكد من أن المساحة المحجوزة لا تؤثر على الأداء العام لتبديد الحرارة لصندوق التوزيع.

 

جدول المحتويات

1. التخطيط المعقول للمساحة المحجوزة

2. تحسين تصميم تبديد الحرارة

3. اختيار المواد ومعالجة عزل الحرارة

4. المحاكاة والاختبار

 

 

 

1. التخطيط المعقول لموقع المساحة المحجوز

ابتعد عن منطقة مصدر الحرارة المركزة:

توليد الحرارة للمكونات الكهربائية المختلفة فيمربع التوزيعيختلف بشكل كبير. سوف تولد المكونات مثل المحولات عالية الطاقة والمقومات والمقاومات عالية الطاقة الكثير من الحرارة أثناء العمل وهي مصادر الحرارة الرئيسية. عند تخطيط المساحة المحجوزة، من الضروري قياس نطاق تبديد الحرارة لمكونات مصدر الحرارة بدقة، والحصول على توزيع المجال الحراري تحت أحمال مختلفة من خلال معدات مثل أجهزة التصوير الحراري. على سبيل المثال، في صندوق التوزيع الصناعي النموذجي، عندما يكون المحول عالي الطاقة قيد التشغيل، ترتفع درجة الحرارة في حدود 15-20 سم حوله بشكل ملحوظ. لذلك، يجب ضبط المساحة المحجوزة عند الحافة أو موضع الزاوية على بعد 20 سم على الأقل من مصادر الحرارة هذه لتجنب ارتفاع درجة الحرارة المحلية بسبب القرب من مصدر الحرارة، مما يؤثر على إمكانية استخدام المساحة المحجوزة في المستقبل، وكذلك منع العوائق التي تحول دون تبديد الحرارة للمكونات الأخرى التي تعمل بشكل طبيعي.

بالإضافة إلى ذلك، يجب أيضًا مراعاة اتجاه تبديد الحرارة لمكونات مصدر الحرارة. قد تقوم بعض المكونات بتبديد الحرارة إلى أعلى، في حين أن البعض الآخر قد يبدد الحرارة بشكل جانبي. على سبيل المثال، تعمل بعض وحدات الطاقة المثبتة رأسيًا على تبديد الحرارة إلى الأعلى بشكل أساسي. في هذه الحالة، لا ينبغي أن تكون المساحة المحجوزة بعيدة عن مصدر الحرارة في الاتجاه الأفقي فحسب، بل يجب أيضًا الحفاظ على مسافة معينة في الاتجاه الرأسي لمنع تدفق الهواء الساخن من التأثير المباشر على المساحة المحجوزة.

جنبا إلى جنب مع تخطيط قناة تبديد الحرارة:
من المفترض أن يكون لديك فهم عميق لمبدأ قناة تبديد الحرارة المعمول به واتجاه تدفق الهواء لمربع التوزيع. إذا كان مربع التوزيع يتبنى طريقة تبديد حرارة الحمل الطبيعي لتناول الهواء السفلي ومنفذ الهواء العلوي ، فهذا يعتمد على مبدأ ارتفاع الهواء الساخن وتجديد الهواء البارد. في هذا الوقت ، يجب عدم ضبط المساحة المحجوزة على القناة المستقيمة لمدخل الهواء والمخرج ، حتى لا تمنع تدفق الهواء مثل "حاجز طريق". على سبيل المثال ، في صندوق توزيع صغير ، يقع مدخل الهواء على الجانب الأيسر من القاع ويقع منفذ الهواء على الجانب الأيمن من الأعلى ، ويرتفع تدفق الهواء في اتجاه قطري. يمكن ضبط المساحة المحجوزة في موضع موازٍ لقناة تبديد الحرارة ولكنها لا تعيق تدفق الهواء ، مثل الحافة اليمنى لمربع التوزيع ، لضمان أن الهواء يمكن أن يتدفق بسلاسة في صندوق التوزيع ويسلب الحرارة.

بالنسبة لصناديق التوزيع التي تستخدم التهوية القسرية لتبديد الحرارة ، أي تسريع تدفق الهواء عبر المعجبين وغيرها من المعدات ، وينبغي أيضًا التخطيط للمساحة المحجوزة وفقًا لاتجاه إمدادات الهواء وتنظيم تدفق الهواء للمروحة. على سبيل المثال ، عادةً ما تهب المعجبين المحوريين الهواء من طرف إلى آخر ، وينبغي أن تتجنب المساحة المحجوزة مسار النفخ المباشر للمروحة وقناة تدفق الهواء الرئيسي لتجنب التداخل مع التوزيع الموحد لتدفق الهواء وكفاءة تبديد الحرارة.

 

2. تحسين تصميم تبديد الحرارة
أضف قنوات تبديد الحرارة:

بالنسبة للمساحة المحجوزة، من الضروري جدًا تصميم قنوات إضافية لتبديد الحرارة. على سبيل المثال، يتم وضع لوحة توجيه بين المساحة المحجوزة وعنصر التسخين. يمكن أن تكون لوحة التوجيه مصنوعة من لوحة ألومنيوم رفيعة أو مادة بلاستيكية. يجب أن يتم تصميم شكله وزاويته بدقة وفقًا لاتجاه تدفق الهواء في صندوق التوزيع وموضع المساحة المحجوزة. من خلال برنامج محاكاة CFD (ديناميكيات الموائع الحسابية)، يمكن تحديد الشكل الأمثل وزاوية التثبيت للوحة التوجيه لتوجيه الهواء الساخن للتدفق بسرعة إلى مخرج الهواء وتجنب تراكم الهواء الساخن بالقرب من المساحة المحجوزة. على سبيل المثال، تم تصميم لوحة التوجيه لتكون مائلة بزاوية 45-درجة، والتي يمكنها توجيه الهواء الساخن المنبعث من عنصر التسخين بشكل فعال إلى اتجاه مخرج الهواء دون تكوين دوامات حول المساحة المحجوزة.
بالإضافة إلى لوحة التوجيه، يمكن فتح فتحات صغيرة على الجدار الجانبي أو أسفل المساحة المحجوزة. يجب تحديد حجم وعدد وموقع هذه الفتحات عن طريق الحساب والتجربة. إذا كانت فتحة التهوية صغيرة جدًا، فلن يكون دوران الهواء سلسًا ولا يمكن إزالة الحرارة بشكل فعال؛ إذا كانت فتحة التهوية كبيرة جدًا، فقد يؤثر ذلك على مستوى حماية صندوق التوزيع. بشكل عام، يجب تحديد المساحة الإجمالية للفتحات بناءً على حجم المساحة المحجوزة وإخراج الحرارة المتوقع. كمرجع، يمكن تعيين مساحة تنفيس تبلغ 5-10 سم مربع لكل متر مكعب من المساحة المحجوزة. وفي الوقت نفسه، يجب تركيب شاشات الغبار عند فتحات التهوية لمنع دخول الغبار والأجسام الغريبة الأخرى إلى صندوق التوزيع والتأثير على أداء المكونات الكهربائية.

اعتماد التحكم الذكي في تبديد الحرارة:
يعد تثبيت معدات تبديد الحرارة الذكية ، مثل المعجبين الذكي الذي يسيطر عليه درجة الحرارة ، وسيلة فعالة لتحقيق تبديد حراري دقيق. يتكون نظام التحكم في درجة الحرارة الذكي من أجهزة استشعار درجة الحرارة وأجهزة التحكم والمراوح. يجب توزيع أجهزة استشعار درجة الحرارة في مواقع رئيسية مختلفة في مربع التوزيع ، وخاصة بالقرب من المساحة المحجوزة ، لمراقبة التغيرات في درجة الحرارة في الوقت الفعلي. عندما ترتفع درجة الحرارة في مربع التوزيع ، ينقل المستشعر إشارة درجة الحرارة إلى وحدة التحكم ، والتي تقوم تلقائيًا بضبط سرعة المروحة وفقًا لدرجة حرارة مسبقات لتعزيز تبديد الحرارة. على سبيل المثال ، عندما تصل درجة الحرارة القريبة من المساحة المحجوزة إلى 40 درجة ، تزيد وحدة التحكم من سرعة المروحة من 1000 دورة في الدقيقة إلى 1500 دورة في الدقيقة للتأكد من أن درجة الحرارة في هذه المنطقة لا تستمر في الارتفاع.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أيضًا استخدام مراوح التردد المتغيرة لضبط سرعة المروحة بدون خطوة وفقًا لتغيرات درجة الحرارة لتحقيق المزيد من التحكم في تبديد الحرارة. في الوقت نفسه ، يتم دمج نظام التحكم في درجة الحرارة الذكي مع نظام المراقبة في مربع التوزيع ، ويتم مراقبة ظروف درجة الحرارة وحالة تشغيل المروحة في مربع التوزيع عن بُعد من خلال الشبكة ، وذلك لاكتشاف مشاكل تبديد الحرارة المحتملة في الوقت المناسب و إجراء تعديلات.

 

3. اختيار المواد ومعالجة العزل الحراري

استخدام مواد العزل الحراري:

يتم تثبيت المواد العازلة بين المساحة المحجوزة وعنصر التسخين لمنع نقل الحرارة بشكل فعال إلى المساحة المحجوزة ، وتقليل التأثير الحراري على المساحة المحجوزة ، ولا تؤثر على أداء تبديد الحرارة الكلي لصندوق التوزيع. على سبيل المثال ، تحتوي لوحة عزل الألياف الخزفية على أداء عزل حراري جيد ، وتوصيله الحراري منخفض مثل 0. 05 - 0. قم بتركيب لوحة عزل الألياف السيراميكية بين المساحة المحجوزة وعنصر التدفئة لتشكيل حاجز حراري. أثناء التثبيت ، تأكد من أن لوحة العزل على اتصال وثيق مع عنصر التدفئة والمساحة المحجوزة لتجنب الفجوات التي تسبب تسرب الحرارة.

يعتبر اللباد العازل Airgel أيضًا مادة عزل حراري ممتازة ذات موصلية حرارية منخفضة للغاية ومرونة جيدة. يمكن لف لباد العزل الهوائي حول عنصر التسخين أو تغطيته على الجدار الداخلي للمساحة المحجوزة لتعزيز تأثير العزل الحراري. عند اختيار المواد العازلة، يجب أيضًا مراعاة عوامل مثل مقاومة الحريق ومقاومة التآكل وعمر الخدمة لضمان استمرار المواد العازلة في لعب دور أثناء التشغيل طويل المدى لصندوق التوزيع.

مواد القشرة ذات أداء جيد لتبديد الحرارة:
اختر مادة قذيفة مربع توزيع مع أداء تبديد حراري جيد ، مثل سبيكة الألومنيوم. تحتوي سبيكة الألومنيوم على توصيل حراري عالي ، بشكل عام بين 180-230 w/(m ・ k) ، والتي يمكن أن تنقل الحرارة بسرعة داخل صندوق التوزيع إلى سطح القشرة وتبديدها. بالمقارنة مع قذائف الصلب التقليدية ، يمكن زيادة كفاءة تبديد الحرارة لقذائف سبيكة الألمنيوم بنسبة 30 ٪ -50 ٪. حتى إذا كان هناك مساحة محفوظة ، فإن أداء تبديد حرارة القشرة الجيد يمكن أن يساعد في الحفاظ على درجة حرارة أقل داخل الصندوق وضمان تأثير تبديد الحرارة الكلي.

عند اختيار مواد سبيكة الألومنيوم ، اختر نموذج سبيكة الألمنيوم المناسب وفقًا لبيئة الاستخدام وميزانية مربع التوزيع. على سبيل المثال ، تتمتع سبيكة الألومنيوم 6061 بأداء شامل جيد وقوة عالية ومقاومة جيدة للتآكل ، وهي مناسبة لمعظم صناديق التوزيع الصناعية والمدنية ؛ بالنسبة لبعض مربعات التوزيع المستخدمة في البيئات القاسية ، مثل المواقع الساحلية أو الكيميائية ، يمكن اختيار سبائك الألمنيوم 5052 ، والتي لديها مقاومة تآكل أفضل. في الوقت نفسه ، يمكن أيضًا إخضاع قشرة سبيكة الألومنيوم للمعالجة السطحية ، مثل المعالجة الأنودية ، والتي لا يمكن أن تحسن فقط مقاومة التآكل للقشرة ، ولكنها تزيد أيضًا من منطقة تبديد الحرارة ، مما يزيد من تحسين أداء تبديد الحرارة.

 

4. المحاكاة والاختبار

تحليل المحاكاة الحرارية:

خلال مرحلة التصميم ، من الضروري استخدام برنامج المحاكاة الحرارية المهنية لإجراء التحليل الحراري على مربع التوزيع. حاليًا ، يتضمن برنامج المحاكاة الحرارية الشائعة الاستخدام ANSYS FLUENT ، FLOTHERM ، إلخ يتم محاكاة مساحة على أداء تبديد الحرارة في ظل ظروف عمل مختلفة. على سبيل المثال ، أثناء عملية المحاكاة ، يمكن ضبط ظروف الحمل المختلفة لمحاكاة تسخين المكونات الكهربائية تحت الحمل الكامل ، ونصف الحمل ، وما إلى ذلك ، ومراقبة توزيع درجة الحرارة.

من خلال ضبط معلمات تصميم الموضع والحجم وتبديد الحرارة للمساحة المحجوزة، مثل تغيير شكل لوحة التوجيه وموضع وحجم الفتحات وما إلى ذلك، يتم إجراء تحليلات محاكاة متعددة للعثور على حل التصميم الأمثل. أثناء عملية المحاكاة، يمكن إنشاء خرائط سحابة درجة الحرارة وخطوط تدفق الهواء لعرض توزيع درجة الحرارة وتدفق تدفق الهواء في صندوق التوزيع بشكل حدسي، مما يساعد المصممين على الحكم بدقة على تأثير المساحة المحجوزة على أداء تبديد الحرارة وإجراء التحسين المستهدف. على سبيل المثال، من خلال خريطة درجة الحرارة السحابية، تبين أن درجة الحرارة في أحد أركان المساحة المحجوزة مرتفعة للغاية، ويمكن حل ذلك عن طريق تعديل موضع فتحات التهوية أو إضافة مواد عازلة.

التحقق الفعلي الاختبار:
يعد إنشاء نموذج أولي لصندوق التوزيع واختبار أداء تبديد الحرارة في ظل ظروف التشغيل الفعلية خطوات أساسية للتحقق من التصميم. محاكاة مختلف ظروف التسخين المحتملة للمكونات الكهربائية، مثل محاكاة تسخين المكونات الكهربائية ذات القوى المختلفة عن طريق ضبط مقاومة الحمل، وقياس درجة حرارة كل منطقة في صندوق التوزيع بما في ذلك المساحة المحجوزة. استخدم أجهزة استشعار درجة الحرارة عالية الدقة لترتيب نقاط قياس متعددة بالتساوي في صندوق التوزيع لضمان إمكانية الحصول على بيانات درجة الحرارة بدقة.

وفقا لنتائج الاختبار، وتحسين التصميم. إذا وجد أن درجة حرارة المساحة المحجوزة مرتفعة جدًا، فيمكن تحسين قناة تبديد الحرارة بشكل أكبر، مثل زيادة حجم الفتحات، وضبط زاوية لوحة التوجيه، وما إلى ذلك؛ أو ضبط موضع المادة العازلة لتعزيز تأثير العزل. وفي الوقت نفسه، يمكن أيضًا اختبار أداء تبديد الحرارة لصندوق التوزيع تحت درجات حرارة محيطة مختلفة للتأكد من أن المساحة المحجوزة لن تؤثر على أداء تبديد الحرارة لصندوق التوزيع في بيئات الاستخدام الفعلي المختلفة. من خلال التحقق من الاختبار الفعلي، يتم تحسين خطة التصميم بشكل مستمر لضمان عدم تأثر أداء تبديد الحرارة للمنتج الرسمي سلبًا بالمساحة المحجوزة.