旋轉(zhuǎn)整流器溫升計算旋轉(zhuǎn)整流器溫升模型的建立經(jīng)過綜合分析,從模塊管芯發(fā)熱直到護(hù)罩外層自然對流散熱全過程中,熱阻主要集中在三個部位,旋轉(zhuǎn)整流器散熱溫升模型從外層算起,第一個熱阻為護(hù)罩外殼層與環(huán)境空氣間的自然對流換熱熱阻R1,對應(yīng)溫度降為$t1;第二個熱阻為護(hù)罩內(nèi)殼層與旋轉(zhuǎn)整流器內(nèi)封閉空氣間對流換熱熱阻R2,對應(yīng)溫度降為$t2;第三個熱阻為模塊安裝盤與封閉空氣間對流換熱熱阻R3,對應(yīng)溫度降為$t3。另外管芯允許最高工作溫度為150e;管芯到安裝盤間溫度降據(jù)相關(guān)資料實(shí)測為$tN=20K;旋轉(zhuǎn)整流器額定工況下發(fā)熱量QN為350W.
熱阻R1對應(yīng)溫度降$t1計算經(jīng)查相關(guān)資料:護(hù)罩材料導(dǎo)熱系數(shù)K=50(X/m#e)發(fā)熱表面在平靜空氣中的散熱系數(shù)A0=14.2(X/m2#e)護(hù)罩外表面、內(nèi)表面均布置矩形散熱肋,肋高度L=20mm,肋厚度D=6mm。現(xiàn)設(shè)肋中為一維穩(wěn)態(tài)導(dǎo)熱,輻射影響已包括在A中Q=nfQ0(1)式中,Q)護(hù)罩外表面全部肋散熱量;nf)肋片效率;Q0)肋片理想散熱量。LC=L+D2(2)式中,LC)計算肋高。Am=LCD(3)式中,Am)肋片縱截面積。
現(xiàn)將L、D、K、A0各參數(shù)值代入式(2)、(3)及下式有L32CA0KAm12=0.16,Lc=0.023m,Am=1.38@10-4m2查專業(yè)文獻(xiàn)資料/矩形直肋效率0表,由L32CA0KAm12=0.16查得nf=0.95.Q0=A0#A#(t0-tf)(4)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計:護(hù)罩外圓周肋長L1=110mm,數(shù)量n1=88;護(hù)罩端面肋長L=140mm,數(shù)量n2=88.A=2L1@LC+2L2@LC(5)護(hù)罩外殼壁直接與空氣接觸部分面積的散熱量為QC=A0#AC#(t0-tf)(6)AC=(2Pr2-D@L1@n1)+(Pr2-D@L2@n2)(7)護(hù)罩外殼表面總的散熱量為Qf=Q+QC(8)將各參數(shù)值分別代入式(1)(8),并令Qf=QN=350W,則有$t1=t0-$tf=29.5K1.2熱阻R2對應(yīng)溫度降$t2計算經(jīng)分析計算強(qiáng)迫對流換熱系數(shù)為A=A0(1+kV)(9)式中,k)氣流吹拂系數(shù),取為1.0;V)護(hù)罩內(nèi)表面處計算空氣流速V=(PD#n/60)@0.55(10)將D=310mm,n=1500rpm代入式(9)、(10)計算有V=13.3m/s,A=65.4X/m2#e.將各結(jié)構(gòu)參數(shù)及A=A0=65.4X/m2#e代入式(1)(8)計算有$t2=6.5K1.3熱阻R3對應(yīng)溫度降$t3計算V=(PD#n/60)@0.75(11)上式中,V)安裝盤額定轉(zhuǎn)速下計算等效空氣流速。將D#n值代入計算有V=18.3m/sA=P4D2@2+PDt(12)上式中,A)安裝盤散熱面積;D)盤直徑;t)盤厚度。現(xiàn)將D=310mm,t=31mm,V值代入式(1)(9)計算有:$t3=26.1K1.4旋轉(zhuǎn)整流器溫升計算結(jié)果及分析將前述各溫升合并計算管芯總溫升有:$t總=$t1+$t2+$t3+$tN=82K設(shè)環(huán)境溫度為45e,則管芯溫度t總=$t總+45=127e,此值遠(yuǎn)低于管芯允許最高工作溫度150e,表明旋轉(zhuǎn)整流器溫升合格。
經(jīng)過上述在一定基礎(chǔ)上的假設(shè)計算,表明模塊管芯額定運(yùn)行工況下工作溫度約為127e,遠(yuǎn)小于允許最高工作溫度150e;即使考慮計算中忽略掉的小數(shù)量級熱阻值及對應(yīng)小數(shù)量級溫升值,經(jīng)分析計算其溫升總和小于3K,管芯工作溫度仍在130e左右,設(shè)計安全可行。