Kako odabrati pravu veličinu toplotnog raspodjele za SSR-ove velike snage kako bi se spriječilo toplinsko kvarenje

Uvod: Zašto je toplina neprijatelj solid-state releja

Sredstva za upravljanje toplinom, motorima i industrijskim svjetlima su najčešće korištena u industrijskoj automatizaciji. SSR-ovi nemaju pokretne mehaničke kontakte, pa ih ne može ošamariti. Međutim, njihova ovisnost o poluprovodničkim napajnim uređajima (kao što su tiristori, triaci ili MOSFET-ovi) uvodi veliko fizičko ograničenje: internnu proizvodnju topline.

Tijekom rada, male unutarnje napone naprijed padaju (obično 1,0 do 1,6 volti) preko poluprovodničkog spoja SSR-a. Ovaj pad napona, pomnožen s strujom opterećenja koja prolazi kroz uređaj, stvara toplinu. Na primjer, SSR koji prekida opterećenje od 40 Ampera može proizvesti 40 do 60 W u svom kućištu. Bez odgovarajućeg toplotnog propališta za raspršivanje te toplinske energije, temperatura unutarnje poluprovodničke spojeve brzo će premašiti svoju maksimalnu granicu (obično 125 stupnjeva Celzijusa). To dovodi do trenutnog toplotnog odlaska, što SSR trajno oštećuje u stanju kratkog spoja. Za B2B inženjere i proizvođače upravljačkih ploča, odabir prave veličine toplotnog rasparača ključan je za osiguravanje dugovječnosti i sigurnosti sustava. Ovaj vodič vodi vas kroz korak po korak u procesu toplinskog izračunavanja.

Fizika toplinskog otpora u SSR sastavima

Za odabir odgovarajućeg toplotnog raspodjele moramo razumjeti koncept toplotnog otpora, koji se predstavlja simbolom Rth i mjeri u stupnjevima Celzijusa po Watt (C/W). Termalni otpor je otpor tvari ili sastava na protok topline. Smanjena Rth vrijednost znači da toplota može lako prolaziti, što rezultira boljim hlađenjem.
U sustavu SSR-a i toplotnog raspodjele toplina mora prolaziti kroz tri glavne barijere toplinskog otpora prije nego što se rasprši u okolni zrak:

1. za Termalni otpor pri spajanju s kućištem (Rth-jc): to je otpor između unutarnjeg poluprovodničkog čipova i metalne pozadinske ploče SSR-a. U slučaju da se ne primjenjuje presjek, to se može upotrijebiti za utvrđivanje vrijednosti za sve druge vrste vozila. U slučaju DAQCN-ovih SSR-ova velike snage, ova se vrijednost održava iznimno niskom upotrebom baznih ploča od bakra visoke provodljivosti.

2. - Što? "Stražnja" je temperatura između 100 °C i 100 °C. Zrak je slab voditelj topline, pa čak i mikroskopski zračni jazovi između dvije površine mogu ometati prijenos topline. Za smanjenje otpora potrebno je nanositi tanak sloj visokokvalitetne toplinske masti ili koristiti toplotnu podlogu.

3. Slijedi sljedeće: U slučaju da je to potrebno, sustav za upravljanje toplinom može se koristiti za upravljanje toplinom. Ovo je vrijednost koju moramo izračunati i odabrati prilikom nabavke toplotnog raspodjele.
U skladu s člankom 4. stavkom 2.
Ako je potrebno, može se koristiti i za proizvodnju električne energije.
U slučaju da je to potrebno, za određivanje vrijednosti, primjenjuje se sljedeći postupak:
Razdvojimo svaku varijabilnu u ovoj formuli i objasnimo kako dobiti njezinu vrijednost:

U slučaju da se ne primjenjuje presjek, za svaki presjek se primjenjuje presjek koji je u skladu s člankom 6. stavkom 2.
Dok su većina poluprovodnika za snagu određena za maksimalnu Tj od 125 stupnjeva Celzijusa, rad uređaja na apsolutnoj granici smanjuje njegov životni vijek. Za sigurnost i dugoročnu pouzdanost, inženjeri obično primjenjuju faktor smanjenja sigurnosti, ograničavajući maksimalnu radnu temperaturu spoja (Tj) na 95 ili 100 stupnjeva Celzijusa.

U slučaju da se ne primjenjuje, potrebno je utvrditi maksimalno ograničenje.
U slučaju da je SSR postavljen na električni upravljač, to je najviša temperatura unutar električnog upravljačkog prostora. Napomena: temperatura unutar industrijske ploče često je znatno viša od temperature okoline u tvornici. Ako je panela neventilirana ili se nalazi u blizini druge opreme za proizvodnju toplote, pretpostavimo konzervativnu temperaturu Ta od 40 do 50 stupnjeva Celzijusa.

U slučaju da se ne primjenjuje, izračun se može provesti na temelju podataka iz članka 3. stavka 2.
U slučaju da je SSR-a u stanju za proizvodnju električne energije, u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog Pravilnika, u skladu s člankom 6. stavkom 2. točkom (a) ovog Pravilnika, SSR-a treba koristiti električnu energiju za proizvodnju električne energije. Pouzdano pravilo za standardne SSR-ove je da proizvode oko 1,2 W topline za svaki ampere napona.
Pd = struja opterećenja (I) x 1,2
Za opterećenje od 40 Ampera:
Pd = 40 x 1,2 = 48 Wati toplote.

Korak 4: Dobivanje konstanta u datoteku (Rth-jc i Rth-cs)

• U skladu s člankom 3. stavkom 1. Za tipičnu industrijsku SSR 40A, to je obično oko 0,3 C/W.
  
• U slučaju da se pravilno primijeni visokokvalitetna toplinska masti, otpornost kućišta na toplinski odlagač je iznimno mala, obično oko 0,1 C/W.
  

Korak 5: Izvršite proračun
U slučaju da je u slučaju otpornosti na toplinu u sustavu za otpornost na toplinu u sustavu za otpornost na toplinu u sustavu za otpornost na toplinu u sustavu za otpornost na toplinu u sustavu za otpornost na toplinu u sustavu za otpornost na toplinu u sustavu za otpor
Tj = 95 C
Ta = 45 C
Pd = 48 W
Rth-jc = 0,3 C/W
Rth-cs = 0,1 C/W
Rth-sa = ((95 - 45) / 48) - 0,3 - 0,1
Rth-sa = (50 / 48) - 0,4
Rth-sa = 1,04 - 0,4 = 0,64 C/W
Da biste održavali temperaturu spoja SSR-a ispod 95 stupnjeva Celzijusa, morate odabrati toplotni raspršivač s toplotnim otporom jednakim ili manjim od 0,64 C/W.
Praktični čimbenici koje treba uzeti u obzir prilikom izbora grijača
U slučaju da se radi o proizvodnji električne energije, potrebno je utvrditi i izračunati troškove.

• U slučaju da je to potrebno, sustav će se koristiti za proizvodnju električne energije. Uvođenje prohladni ventilator u unutrašnjosti kućišta drastično poboljšava razvod topline, smanjujući efektivnu toplinsku otpornost toplinske komore za do 50 posto. Ako je prostor ograničen, manje toplotne propalice s ventilatorom za prisilni zrak često se preferiraju u odnosu na masivne pasivne toplotne propalice.
  
• Osnovna namjena: Toplote se oslanjaju na prirodne konvekcijske struje kako bi se toplini zrak pomjerao prema gore. Da biste povećali učinkovitost, uvijek postavite toplinski sudor vertikalno tako da su peruti za hlađenje vertikalno pokretne. Horizontalno postavljanje može smanjiti učinkovitost toplotnog odlagača za 20 do 30 posto.
  
• Ventilacija u kućištu: toplinski odvodnik ne može hladiti SSR ako je vrući zrak zarobljen unutar zapečaćene kućište. Ako je potrebno, potrebno je osigurati da se u komoru za upravljanje ne pojačavaju nikakvi ventilatori.
  
• U skladu s člankom 3. stavkom 1. stavkom 2. točkom (a) Uredbe (EU) br. 528/2012 proizvođači i proizvođači panela često kupuju SSR i toplotne propalice koje su proizvođač prethodno testirao i ocenio kao jednu jedinicu.
  

Zašto je DAQCN vaš pouzdan partner za rješenja za upravljanje toplinom

DAQCN proizvodi sveobuhvatnu liniju snažnih solid state relea i odgovarajućih aluminijumskih toplotnih raspršivača dizajniranih za rad u zahtjevnim industrijskim okruženjima. Naša rješenja za upravljanje toplinom nude:

• Izvorni ventil od aluminijuma visoke čistoće s optimiranim površinama peraja za maksimalni prijenos toplote.
  
• Prednastavljene visoko provodljive toplinske podloge na naše SSR skupove, eliminišu nered i nedosljednost ručne primjene toplinske paste.
  
• Potpuno karakterizirani toplinski podaci o svim proizvodima, omogućavajući inženjerima da naprave točne proračune bez nagađanja.
  Bilo da nabavljate pojedinačne komponente ili integrirane SSR-heatsink module, DAQCN osigurava da vaši industrijski sustavi grijanja i upravljanja motorima ostanu hladni, učinkoviti i pouzdani.
  

Zaključak: Zaštita vaših industrijskih ulaganja

Toplotni kvar je glavni uzrok oštećenja SSR-a, ali je potpuno sprečivi. Točanim izračunom potrebne toplinske otpornosti toplotnog odvodnika, korištenjem visokokvalitetnih toplotnih interfejsnih materijala i osiguravanjem pravilnog protoka zraka, B2B inženjeri mogu jamčiti dugoročnu pouzdanost svojih sustava. Partnerstvo sa specijaliziranim dobavljačem kao što je DAQCN omogućuje pristup visoko-izvodnim komponentama i tehničkoj stručnosti potrebnoj za potpuno uklanjanje toplinskih kvarova.