于兵

摘 要：電子器械的應用已經成為現今生產生活中必要的發(fā)展方向，而電子器械基于電子元件基礎上的組合應用，其在運轉工作中產生的熱量需要進行針對性的特別處理。如果對其處理工作不能夠做到位，那么電子器械所產生的熱量將會影響到整個器械的運轉，甚至嚴重的造成機器的損害。所以，強化對水冷基板散熱器冷卻電力基礎的電器遠近的設計研究能夠進一步提高應用電力機車的效率和應用質量。

關鍵詞：水冷基板散熱器；電力機車；冷卻作用；電器元件

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.07.055

電力機車作為現今重要的使用器械之一，其在工作運轉整個過程的實現是基于電器元件正常運作的基礎上進行的。在實際電器元件進行工作的過程中，首先整個機器運轉產生熱量，然后熱量在一定的時間內傳遞到水冷基板上，在經過水冷基本將熱量傳遞到散熱器內部，散熱器內部有冷水泵的存在，冷水泵能夠將散熱器腔內的溫度傳遞到外部，在此過程基本完成后冷卻風機再度進行降溫冷卻，最后出現的效果則是冷卻的水仍然能夠回到冷卻板上再度循環(huán)利用。此過程的完成基本上達到了電力機車內部的散熱需求，將電器元件運轉工作產生的熱量充分的冷卻擴散，達到了良好的散熱效果。所以，基于水冷基板散熱冷卻功能在電力機車中對電器元件起到很好的散熱效果的基礎上，對其設計研究進行分析對于實際生產工作的進行有著非常重要的意義。

1 電力電器元件冷卻方式設計分析

1.1 空氣自然冷卻

此種方式主要指的是通過空氣的自然對流和輻射作用的產生在時間差度的存在下，自然而然的將熱能散熱出去。其主要利用的是熱空氣產生的熱能密度差進行的，這種散熱方式的工作機理簡單，但是其實際的散熱效率比較低。

1.2 空氣強迫對流散熱

空氣強迫對流散熱在實際應用中主要采用的是利用鼓風機、風扇等給空氣施加足夠大的壓力，以此通過空氣動力的提高，降低熱能散熱的阻力，從而能夠提高散熱的效率。

1.3 水冷散熱

①此種方式現今廣泛的應用于電力機車的散熱系統(tǒng)中，其工作進行的原理主要是在水冷基板散熱器的基礎上進行的，其屬于利用液體對大功率的散熱器進行散熱的方式。此種散熱方式安裝在電力機車內部其所占用的空間體積比較小、裝置小且散熱效率高，產生的噪音低。水冷基板散熱器冷卻電力機車的電器元件所選用的冷卻水系統(tǒng)中水質的要求也比較高。而對水質的要求則是主要針對水中的雜質含量的控制度進行設計分析的。如在選擇中性或堿性水的時候，其PH值最低不能低于7，最高不能超過9。而硝酸鹽和硫酸鹽的含量不得超過100ppm，而不溶解物質的含量則不能超過250ppm。

②在實際應用水冷基板散熱器對電力機車進行冷卻散熱工作的過程中，容易出現凝露問題，而這一問題如果不及時的處理，則可能發(fā)生漏電等不良現象。應積極采取相應的防護措施，即基板散熱器的溫度不能低于露點的溫度，具體而言可以通過切斷冷卻水，通過加熱的方式使基板散熱器的溫度高于露點的溫度。

2 在電力機車中安裝水冷基板散熱器的設計條件分析

2.1 壓合接觸表面的設計分析

在電力接車中，對于電器元件大功率的散熱效應的出現，要求器件和散熱器接觸表面的光潔度和不平度等都應控制在一定的范圍內，以此做的目的則是最大限度的提高散熱器表面的輻射效果和，降低其受到外界大氣腐蝕現象的發(fā)生。據相關調查研究發(fā)現，一般在設計的過程中，將電器元件和散熱器表面的光潔度的設計為低于6，粗糙度不得超過0.001mm/mm。

2.2 螺栓式器件與散熱器組裝的設計分析

在進行具體的裝配工作前，工作人員要對螺栓式器件、散熱器表面及相關的導電板等進行檢查，對因運輸過程中產生的毛刺現象的電器元件進行及時的處理。而且專家人員在進行具體的設計工作中，為了能夠保證散熱器與電氣元件之間的接觸熱阻不能超過規(guī)定的值，一般都會在散熱器的表面或電器元件的表面涂抹一層硅油，以此做的目的則是最大限度的保護接觸表面，從而降低熱接觸阻。此外，此項工作的進行要在保證接觸面干凈的基礎上進行適當的硅油的涂抹，嚴格控制硅油涂抹的控制量。最后，在螺栓式器件設計的過程中，設計人員要求鏈接螺栓式的結構需要有防松圈的存在，而且要嚴格的控制螺母旋轉的力矩。

2.3 水冷基板散熱器熱力性能控制的因素分析

①冷卻液入口溫度的設計控制因素。在實際散熱器件進行工作的過程中，據相關調查研究發(fā)現隨著水冷卻溫度的升高、散熱板的溫度也隨之升高，且其變化的幅度也是比較大。所以，冷卻液的溫度對于水冷卻基本散熱溫度的大小有著深刻的影響。而在實際工作進行中，專業(yè)設計師應合理的選擇冷卻液的初溫，初溫的控制對于整體的冷卻液的溫度是非常關鍵的。

②冷卻液不同物性對散熱新能的影響。冷卻液本身作為一種化學混合液，其所選擇的不同物性對于水冷基板散熱器熱力性能有著重要的影響。如，在設計使用的過程中選擇水、乙二醇、水混合液體作為冷卻液進行使用，則要嚴格對此混合冷卻液的導熱性能、粘性系統(tǒng)、比熱和密度等進行控制，針對實際運轉工作的需求進行參數的合理調整。此外，散熱器外形尺寸、內部流道、外部環(huán)境等的不同設計都影響到散熱器的整體散熱效果。

③冷卻液流速的不同設計對散熱器散熱效果的影響分析。一般而言、隨著冷卻液出口流速的增加，電器元件所產生的熱源表面的溫度都會有不同程度的降低，而冷卻液進入口的流速變大，其所帶來的壓降也隨之增加，以此而來散熱器內部的流動阻力也會增加，這樣則會相應的降低散熱器件的散熱效果。所以，在實際進行設計的過程中要對冷卻液的水流速度進行合理的控制，不能過大、也不能過小。

3 小結

綜上所述，水冷基板散熱器冷卻電力機車的效應是在基于水冷散熱的基礎上進行此項工作的，而在實際進行設計的過程中應能夠從壓合接觸表面、螺栓式器件與散熱器件的接觸表面以及水冷基板散熱器冷卻性能的控制等進行科學的設計與控制。

參考文獻：

[1]孫蕾.水冷基板散熱器冷卻電力機車電器元件研究[D].大連交通大學，2014.

[2]高俊帥，崔洪江.水冷基板散熱器數值模擬及結構優(yōu)化分析[J]. 大連交通大學學報，2014，35（03）：62-64.