楊代強(qiáng)

[摘 要] PLC變頻電機(jī)控制柜內(nèi)含有很多電子元器件，使用過程中將產(chǎn)生大量熱量，這將導(dǎo)致放置變頻器的控制柜內(nèi)的溫度升高，若不及時(shí)散熱將很有可能導(dǎo)致電子元器件的損壞，進(jìn)而造成變頻器無法工作。傳統(tǒng)的散熱裝置為風(fēng)扇，會帶來噪聲和能量損耗等問題。設(shè)計(jì)提供了不需要耗費(fèi)額外的能源，同時(shí)不會產(chǎn)生噪音的解決方案。

[關(guān) 鍵 詞] 散熱；變頻；電機(jī)；控制柜

[中圖分類號] TM303 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼] A [文章編號] 2096-0603（2018）20-0108-01

一、傳統(tǒng)電機(jī)控制柜散熱問題分析

目前使用中的PLC電機(jī)控制柜大部分通過風(fēng)扇來實(shí)現(xiàn)控制柜的散熱，這種散熱結(jié)構(gòu)在使用過程中存在以下幾個(gè)問題：（1）風(fēng)扇在運(yùn)行過程中將會產(chǎn)生大量的噪音；（2）為了使控制柜內(nèi)的熱量及時(shí)有效地散發(fā)，風(fēng)扇將一直處于運(yùn)行狀態(tài)，但在實(shí)際使用過程中，當(dāng)控制柜內(nèi)的溫度較高時(shí)風(fēng)扇的散熱作用不大，因此，這種散熱結(jié)構(gòu)一方面風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)需要耗費(fèi)額外的能源；另一方面，當(dāng)控制柜內(nèi)不需要散熱時(shí)將造成電能的浪費(fèi)。

二、電機(jī)控制柜設(shè)計(jì)

圖1為具有散熱功能的PLC變頻電機(jī)控制柜結(jié)構(gòu)示意圖，1柜體、2柜門、3總控制開關(guān)、4變頻控制電路、5散熱筋。該電機(jī)控制柜包括柜體和柜門，在柜體內(nèi)設(shè)有總控制開關(guān)和多個(gè)變頻控制電路，總控制開關(guān)的輸入端接外部電網(wǎng)，總控制開關(guān)的輸出端分別與多個(gè)變頻控制電路連接，變頻控制電路的輸出端與外部電機(jī)連接，在柜體上開設(shè)有空腔，在柜體上還設(shè)有若干散熱筋，在每個(gè)散熱筋內(nèi)開設(shè)有盲孔，該盲孔與空腔相通進(jìn)而形成柜體的散熱通道，在散熱通道內(nèi)填充有相變材料層。

（一）變頻控制電路

變頻控制電路包括第一電抗器、變頻器、PLC芯片、液晶顯示器和第二電抗器，其中總控制開關(guān)的輸出端與第一電抗器的輸入端連接，第一電抗器的輸出端與變頻器的輸入端連接，變頻器的輸出端與第二電抗器的輸入端連接，第二電抗器的輸出端與外部電機(jī)連接，PLC芯片還與變頻器和液晶顯示器雙向連接，在PLC芯片上還連接有無線通訊模塊。

（二）電抗器

電抗器能減少諧波對變頻器的沖擊，PLC芯片能實(shí)現(xiàn)同時(shí)對多個(gè)變頻器的控制，液晶顯示器能將相關(guān)的控制信號實(shí)時(shí)顯示，方便操作者實(shí)時(shí)了解控制柜的工作情況，同時(shí)PLC芯片上設(shè)置的無線通訊模塊能將信號與外部上位機(jī)進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)控制柜的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)控制。

（三）散熱筋

散熱筋為由鋁型材料制成的散熱筋，散熱筋表面進(jìn)行氧化處理。鋁型材料制成的散熱片相較其他材料的散熱性更好，同時(shí)將散熱筋表面氧化處理能有效提高散熱筋的輻射效率，使控制柜內(nèi)的熱量能及時(shí)有效地散發(fā)，保證控制柜的溫度適宜。

（四）液晶顯示器

液晶顯示器設(shè)置在柜門上，柜門與柜體鉸接。將液晶顯示器設(shè)置在柜門上，再進(jìn)行觀察時(shí)，操作者無需打開柜門就可實(shí)時(shí)了解控制柜內(nèi)的工作情況，同時(shí)柜門與柜體鉸接使柜門的開啟和關(guān)閉均十分方便。

（五）工作原理

當(dāng)該控制柜在工作時(shí)，柜體內(nèi)的變頻控制電路的元器件將產(chǎn)生大量熱量，根據(jù)熱傳導(dǎo)原理，該熱量將從元器件處向外散發(fā)并傳遞到柜體的內(nèi)壁上，傳遞到柜體內(nèi)壁的熱量進(jìn)一步傳遞到散熱通道內(nèi)，此時(shí)散熱通道內(nèi)的相變材料將吸收該熱量，該熱量將使相變材料發(fā)生狀態(tài)的改變，即相變材料由固態(tài)變?yōu)橐后w，變?yōu)橐簯B(tài)的相變材料將沿散熱通道進(jìn)行流動(dòng)，流動(dòng)到散熱筋盲孔內(nèi)的相變材料將進(jìn)一步將該熱量傳遞給散熱筋，由于散熱筋能極大地增加柜體與空氣之間的接觸面積，故通過相變材料傳遞到散熱筋處的熱量能及時(shí)有效地通過散熱筋傳遞出去，從而有效地保持控制柜內(nèi)的溫度始終在適宜的范圍。

三、電機(jī)控制柜的優(yōu)點(diǎn)

具有散熱功能的PLC變頻電機(jī)控制柜有以下優(yōu)點(diǎn)：

（一）不會耗費(fèi)額外的能源

本設(shè)計(jì)中相變材料的變化完全依靠控制柜產(chǎn)生的熱量來實(shí)現(xiàn)，不需要額外的能源。

（二）溫度范圍始終保持在最適合

當(dāng)控制柜內(nèi)的溫度達(dá)到需要冷卻的溫度時(shí)，相變材料吸熱進(jìn)行冷卻，當(dāng)控制柜內(nèi)的溫度不需要散熱時(shí)，相變材料狀態(tài)不變，控制柜進(jìn)行自然散熱，故本方案能自動(dòng)根據(jù)控制柜內(nèi)的溫度情況進(jìn)行散熱，使控制柜始終保持在最適合的溫度范圍。

（三）無噪聲

散熱過程是利用特殊材料和巧妙的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，因此散熱時(shí)不會存在傳統(tǒng)風(fēng)扇散熱時(shí)的噪聲問題，整個(gè)工作環(huán)境良好。

四、結(jié)束語

由于PLC變頻電機(jī)控制柜存在大量的電子元器件，這些元器件會產(chǎn)生大量熱量。因此，為了讓電子設(shè)備可靠、穩(wěn)定地工作，控制柜就必須解決散熱問題。本設(shè)計(jì)利用在柜體開設(shè)空腔、設(shè)置散熱筋，并在散熱筋內(nèi)開設(shè)盲孔，在散熱通道內(nèi)填充相變材料等解決了傳統(tǒng)風(fēng)扇噪聲和能源浪費(fèi)等問題。

參考文獻(xiàn)：

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