3.7kW VFD (가변 주파수 드라이브)의 공급 업체로서 종종이 장치에 사용되는 냉각 방법에 대해 질문받습니다. 냉각 방법을 이해하는 것은 VFD의 성능, 신뢰성 및 수명에 직접적인 영향을 미치므로 중요합니다. 이 블로그에서는 3.7kW VFD에 사용 된 다양한 냉각 방법을 조사하고 그 중요성을 설명하겠습니다.
VFD에 냉각이 필요한 이유
냉각 방법을 논의하기 전에 냉각이 VFD에 필수적인 이유를 이해하는 것이 중요합니다. VFD는 들어오는 AC 전력을 DC로 변환 한 다음 전기 모터의 속도를 제어하기 위해 가변 주파수로 AC로 다시 변환합니다. 이 변환 과정에서, 전력 손실은 다이오드, 트랜지스터 및 저항과 같은 전자 성분의 저항으로 인해 열 형태로 발생합니다. 이 열이 효과적으로 소산되지 않으면 구성 요소의 온도가 상승하여 효율이 감소하고 조기 고장 및 안전 위험을 초래할 수 있습니다.
3.7kW VFD에 대한 일반적인 냉각 방법
공기 냉각
공기 냉각은 3.7kW VFD에 가장 일반적이며 널리 사용되는 냉각 방법입니다. 팬을 사용하여 VFD의 열 발생 구성 요소를 통해 공기를 순환하여 열을 주변 환경으로 전달하는 것이 포함됩니다. 공기 냉각에는 두 가지 주요 유형이 있습니다 : 자연 대류 및 강제 공기 냉각.
- 자연 대류: 자연 대류 냉각에서 온도 차이로 인한 공기의 자연 이동을 통해 열이 성분에서 주변 공기로 전달됩니다. 가열 된 공기가 상승하여 구성 요소에서 열을 멀리하는 흐름을 만듭니다. 이 방법은 간단하고 움직이는 부품이 없으므로 안정적이고 유지 보수가 적습니다. 그러나, 강제 공기 냉각보다 효율적이지 않으며 일반적으로 더 작은 VFD 또는 열 소산 요구 사항이 상대적으로 낮은 응용 분야에서 사용됩니다.
- 강제 공기 냉각: 강제 공기 냉각은 팬을 사용하여 열 발생 성분에 직접 공기를 불어서 열 전달 속도를 증가시킵니다. 팬은 디자인에 따라 VFD 인클로저 또는 외부 적으로 장착 할 수 있습니다. 강제 공기 냉각은 자연 대류 냉각보다 효율적이며 더 높은 열 하중을 처리 할 수 있습니다. 효과적인 열 소산을 보장하고 안전 범위 내에서 작동 온도를 유지하기 위해 3.7kW VFD에서 일반적으로 사용됩니다.
공기 냉각의 장점 중 하나는 단순성과 비용 효율성입니다. 구현하기 쉽고 특별한 냉각 유체 또는 복잡한 배관 시스템이 필요하지 않습니다. 그러나 공기 냉각에는 몇 가지 제한이 있습니다. 주변 온도와 습도에 민감하며 성능은 뜨겁거나 먼지가 많은 환경에서 저하 될 수 있습니다. 또한, 강제 공기 냉각에 사용되는 팬은 소음을 생성 할 수 있으며, 이는 일부 응용 분야에서 문제가 될 수 있습니다.
방열판
방열판은 3.7kW VFD의 공기 냉각 시스템에서 또 다른 중요한 구성 요소입니다. 방열판은 열 전달에 이용 가능한 표면적을 증가시키기 위해 열 발생 성분에 부착 된 수동 냉각 장치입니다. 일반적으로 알루미늄 또는 구리와 같은 열전도율이 높은 재료로 만들어지며 열 소산을 향상시키기위한 지느러미 또는 기타 구조물이 있습니다.
열 발생 성분이 방열판과 접촉 할 때, 열은 구성 요소에서 방열판으로 전도를 통해 전달된다. 그런 다음 방열판은 대류를 통해 열을 주변 공기로 전달합니다. 방열판의 효과는 디자인, 재료 및 표면의 공기 흐름에 따라 다릅니다. 잘 설계된 방열판은 VFD의 냉각 성능을 크게 향상시키고 구성 요소의 온도를 줄일 수 있습니다.
액체 냉각
열 소산 요구 사항이 매우 높거나 주변 조건이 가혹한 일부 응용 분야에서는 액체 냉각이 3.7kW VFD에 사용될 수 있습니다. 액체 냉각은 물 또는 냉각제 혼합물과 같은 액체 냉각수를 사용하여 열 생성 성분의 열을 흡수하고 열교환기로 옮기고 주변 환경으로 소산됩니다.
액체 냉각에는 두 가지 주요 유형이 있습니다 : 직접 액체 냉각 및 간접 액체 냉각.
- 직접 액체 냉각: 직접 액체 냉각에서 냉각수는 열 생성 성분과 직접 접촉합니다. 이 방법은 성분과 냉각수 사이에 열 저항이 없기 때문에 가장 효율적인 열 전달을 제공합니다. 그러나 냉각수가 전기 부품과 접촉하지 않고 단락을 유발할 수 있도록 특수 설계가 필요합니다. 직접 액체 냉각은 일반적으로 고출력 VFD 또는 공간이 제한되는 응용 분야에서 사용됩니다.
- 간접 액체 냉각: 간접 액체 냉각은 열환기를 사용하여 열 발생 성분의 열을 냉각수로 전달합니다. 냉각수는 폐쇄 루프 시스템을 통해 순환하고 열교환기로 펌핑되며, 주변 공기 또는 다른 냉각 매체에 의해 냉각된다. 간접 액체 냉각은 직접 액체 냉각보다 덜 효율적이지만 더 안전하고 구현하기 쉽습니다. VFD가 가혹한 환경에서 작동 해야하는 산업 응용 분야에서 일반적으로 사용됩니다.
액체 냉각의 주요 장점은 고효율과 고열 부하를 처리하는 능력입니다. 공기 냉각보다 주변 온도와 습도에 덜 민감하며보다 안정적인 냉각 성능을 제공 할 수 있습니다. 그러나 액체 냉각은 공기 냉각보다 구현하는 데 더 복잡하고 비싸다. 냉각수 공급 시스템, 열교환 기 및 펌프가 필요하므로 비용 및 유지 보수 요구 사항이 증가합니다. 또한 냉각수 누출 위험이있어 VFD 및 주변 장비에 손상을 줄 수 있습니다.
냉각 성능에 영향을 미치는 요인
3.7kW VFD의 냉각 성능은 냉각 시스템의 설계, 주변 온도 및 습도, 공기 흐름 속도 및 VFD의 열 소산 요구 사항을 포함한 여러 요인에 따라 다릅니다. 고려해야 할 몇 가지 주요 요소는 다음과 같습니다.
- 냉각 시스템의 설계: 냉각 방법의 유형, 팬의 크기 및 위치 및 구성 요소의 레이아웃을 포함한 냉각 시스템의 설계는 냉각 성능에 큰 영향을 줄 수 있습니다. 잘 설계된 냉각 시스템은 전력 소비 및 노이즈를 최소화하면서 VFD의 열 소산 요구 사항을 충족하기에 충분한 냉각 용량을 제공 할 수 있어야합니다.
- 주변 온도 및 습도: 주변 온도와 습도는 VFD의 냉각 성능에 영향을 줄 수 있습니다. 뜨겁고 습한 환경에서는 공기 냉각 효율이 감소 할 수 있으며 응축의 위험이 증가 할 수 있습니다. 이러한 경우 냉각기 또는 제습기 사용과 같은 추가 냉각 측정이 필요할 수 있습니다.
- 공기 흐름 속도: 열 생성 성분의 공기 흐름 속도는 냉각 성능을 결정하는 데 중요한 요소입니다. 공기 흐름 속도가 높을수록 열 전달 속도를 증가시키고 냉각 효율을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 공기 흐름 속도를 높이려면 더 많은 전력이 필요하고 더 많은 노이즈가 발생할 수 있습니다. 따라서 공기 흐름 속도와 전력 소비 및 소음 수준 사이의 균형을 찾는 것이 중요합니다.
- 열 소산 요구 사항: VFD의 열 소산 요구 사항은 전력 등급, 운영 조건 및 전력 변환 프로세스의 효율성에 따라 다릅니다. 더 높은 전력 등급 VFD는 더 많은 열을 생성하고보다 효율적인 냉각 시스템이 필요합니다. 또한, VFD가 높은 부하 또는 연속 듀티 사이클에서 작동하는 경우, 열 소산 요구 사항이 더 높아집니다.
결론
결론적으로, 3.7kW VFD의 냉각 방법은 성능, 신뢰성 및 수명에 영향을 미치는 중요한 요소입니다. 공기 냉각은 자연 대류 및 강제 공기 냉각을 포함하는 가장 흔하고 널리 사용되는 냉각 방법입니다. 방열판은 또한 공기 냉각 시스템에서 열 소산을 향상시키기 위해 중요한 구성 요소입니다. 액체 냉각은 열 소산 요구 사항이 매우 높거나 주변 조건이 가혹한 일부 응용 분야에서 사용될 수 있습니다.
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참조
- Andrew Wright의“가변 주파수 드라이브 핸드북”
- Ned Mohan, Tore M. Undeland 및 William P. Robbins의“전력 전자 장치 : 컨버터, 응용 및 디자인”