Как влияет температура на импульсный источник питания связи?
Основным компонентом импульсного источника питания связи является высокочастотный импульсный выпрямитель, который постепенно совершенствуется по мере развития теории и технологии силовой электроники и силовых электронных устройств. Выпрямитель использует технологию мягкого переключения, потребляемая мощность становится меньше, температура ниже, объем и вес значительно уменьшаются, а общее качество и надежность постоянно улучшаются. Но каждый раз, когда температура окружающей среды повышается на 10 градусов, срок службы основных силовых компонентов сокращается на 50 процентов. Причина столь быстрого упадка жизни связана с перепадами температур. Усталостное разрушение, вызванное различными концентрациями микро- и макромеханических напряжений, ферромагнитными материалами и другими деталями, будет инициировать различные типы микровнутренних дефектов при постоянном действии переменных напряжений в процессе эксплуатации. Поэтому обеспечение эффективного теплоотвода оборудования является необходимым условием обеспечения надежности и срока службы оборудования.
Взаимосвязь между рабочей температурой и надежностью и сроком службы силовых электронных компонентов
Блок питания является разновидностью оборудования для преобразования электрической энергии. В процессе преобразования ему необходимо потреблять некоторую электрическую энергию, а электрическая энергия преобразуется в тепло и высвобождается. Стабильность и скорость старения электронных компонентов тесно связаны с температурой окружающей среды. Силовые электронные компоненты состоят из различных полупроводниковых материалов. Поскольку потери силовых компонентов рассеиваются за счет их собственного нагрева, термический цикл нескольких материалов с разными коэффициентами расширения вызовет очень значительное напряжение и может даже привести к мгновенному разрушению и выходу компонента из строя. Длительная эксплуатация силового элемента в аномальных температурных условиях вызовет усталость, которая приведет к поломке. Из-за термической усталостной долговечности полупроводников требуется, чтобы они работали в относительно стабильном и низкотемпературном диапазоне.
В то же время быстрая смена тепла и холода временно создаст разницу температур полупроводников, что вызовет термический стресс и тепловой удар. Компоненты подвергаются термомеханическому напряжению, и когда разница температур слишком велика, в различных частях компонентов возникают трещины напряжения. преждевременный выход компонента из строя. Это также требует, чтобы силовые компоненты работали в относительно стабильном диапазоне рабочих температур, уменьшали резкие перепады температуры, чтобы исключить воздействие термических ударов, а также обеспечивали длительную надежную работу компонентов.
Влияние рабочей температуры на изоляционную способность трансформатора
После подачи питания на первичную обмотку трансформатора магнитный поток, создаваемый катушкой, протекает в железном сердечнике. Поскольку сам железный сердечник является проводником, в плоскости, перпендикулярной силовой линии магнитного поля, будет генерироваться наведенный потенциал, а на поперечном сечении железного сердечника будет образовываться замкнутый контур для генерации тока, который называется «вихрем». . Этот «вихревой ток» увеличивает потери трансформатора и повышает температуру нагревательного трансформатора сердечника трансформатора. Потери, вызванные «вихревыми токами», называются «потери в железе». Кроме того, медный провод, используемый в трансформаторе, необходимо намотать. Эти медные провода имеют сопротивление. При протекании тока сопротивление будет потреблять определенное количество энергии, и эта часть потерь будет потребляться в виде тепла. Эта потеря называется «потерей меди». Таким образом, потери в железе и в меди являются основными причинами повышения температуры трансформатора.
Повышение рабочей температуры трансформатора неизбежно приведет к старению катушки. Когда его изоляционные характеристики снижаются, ударопрочность против сетевого питания будет ослаблена. В это время, если произойдет удар молнии или скачок напряжения в сети, высокое обратное напряжение на первичной стороне трансформатора выведет из строя трансформатор и сделает блок питания недействительным. В то же время к основному оборудованию связи будет последовательно подключено высокое напряжение, что может привести к повреждению основного оборудования.
Влияние метода охлаждения на рабочую температуру блока питания
Для отвода тепла от источника питания обычно используются два метода: прямая теплопроводность и конвекционная теплопроводность. Прямая теплопроводность - это передача тепловой энергии вдоль объекта от конца с высокой температурой к концу с низкой температурой, и его способность теплопроводности стабильна. Конвективная проводимость — это процесс, при котором температура жидкости или газа стремится к однородности за счет вращательного движения. Поскольку конвективная проводимость связана с силовым процессом, охлаждение происходит относительно гладко.
Волосяной элемент установлен на металлическом радиаторе, и путем выдавливания горячей поверхности энергия может передаваться от тел с высокой и низкой энергией, а энергия, которая может излучаться радиатором большой площади, невелика. Этот метод теплопроводности называется естественным охлаждением, и он имеет более длительное время задержки для потери тепла. Величина теплопередачи Q=KA△t (коэффициент теплопередачи K, площадь теплопередачи A, разница температур △t), если температура окружающей среды в помещении высока, абсолютное значение △t будет небольшим, тогда эффективность рассеивания тепла этого метода теплопередачи будет значительно снижена.
К блоку питания добавляется вентилятор для быстрого отвода тепла, накопленного при преобразовании энергии, из блока питания. Непрерывную подачу воздуха от вентилятора к радиатору можно рассматривать как конвективный перенос энергии. Этот метод охлаждения, известный как охлаждение вентилятором, имеет короткое время задержки. Тепловыделение Q=Km△t (коэффициент теплопередачи K, качество воздуха теплопередачи m, разница температур △t), как только скорость вентилятора уменьшается или останавливается, значение m будет быстро уменьшаться, и тепло, накопленное в блок питания будет трудно рассеивать, что значительно увеличит скорость старения электронных компонентов, таких как конденсаторы и трансформаторы в блоке питания, и повлияет на стабильность их выходного качества, что в конечном итоге приведет к выгоранию компонентов и отказу оборудования.
