机柜机箱散热设计.doc

1、如何保证电气控制柜恒温 摘要：本文介绍了保证电气控制柜恒温的各种方法及其使用时的注意事项。 关键词：电气控制柜 恒温 风扇（过滤风扇） 空调 热交换器 在电气设备的安装过程中，愈来愈多的电气控制柜被安装在现场或机械设备附近，这样可 以节省安装费用及减少安装过程的复杂程度。 但是工业现场的环境是各不相同的，有的比较理想，但是不少现场的环境是比较恶劣的， 例如高温、粉尘、水汽等。另外，随着变频调速等新技术的日益普及以及为了满足各种控 制需要，电气控制柜中的发热元件的使用也愈来愈普遍，例如：变频器、固态继电器、变 压器、各种整流模块等等。为了保证电气控制柜中各元器件的正常工作，采用热交换器等 来保证

2、电气控制柜内保持一定的温度是很有必要的。 现在一般采用风扇（过滤风扇）、工业空调器、热交换器等方法。 现就各种方法及注意事项作些简单介绍。 一 风扇（过滤风扇）： 风扇（过滤风扇）特别适用于经济的排出高热负载。 只有在柜内温度高于环境温度时，使用风扇（过滤风扇）才是有效的。 因为热空气比冷空气轻，柜内空气流向应当是由下往上，因此，通常情况下，应在柜体的 前门或者侧壁板的下方作为进气口，上方作为排气口。 如果工作现场的环境比较理想，没有粉尘、油雾、水汽等影响电气控制柜内的各元器件正 常工作的，可采用进气口装风扇（轴流风机），排气口有可能的话加装一装饰板，进气口 为了安全和美观，可以在外面加装一风

3、机装饰板。 如果工作现场的环境不理想，含有粉尘、油雾、水汽等影响电气控制柜内的各元器件正常 工作的，那就应该在进气口选用过滤风扇，在排气口选用过滤栅，以防止粉尘、油雾、水 汽等进入电气控制柜内。现在国内外有不少厂家都有成熟的产品供应，安装简单方便，而 且可以很方便地更换其中的过滤垫。过滤垫一般分为无纺纤维过滤垫和细过滤垫，其中无 纺纤维过滤垫用于防止 10 微米以上的灰尘颗粒，细过滤垫用于防止 10 微米以下的灰尘颗 粒。但是选用过滤风扇时，柜内外的空气是没有隔绝的，仍然有可能因为灰尘、水汽、腐 蚀性气体的进入而损坏元器件及影响元器件正常工作。 风扇（过滤风扇）的选型可以根据柜内温度与环境温度

4、的差值以及柜内热损耗在风扇的特 性曲线表中选取。 风扇（过滤风扇）是使用最普遍的方法。 二 空调： 风扇适用于柜内温度高于环境温度，但是当环境温度高于柜内温度或者环境温度高于 柜 内要求的温度（一般为 35）时，那就应该考虑使用工业空调器了。还有当柜内外空气循 环要求隔绝时，也应该考虑使用工业空调器。 空调采用压缩机制冷原理进行强力制冷，实现对电气控制柜内部温度的恒温控制，由于电 气控制柜内外空气循环相互隔绝，故可以有效地防止有害、潮湿的气体及粉尘进入柜内。 空调按照其安装方式，一般可以分为：壁挂式（侧装式、嵌入式及柜内架装式）和顶装式 。 空调的选型也是根据柜内温度与环境温度的差值以及柜内热

5、损耗，从而确定空调所需要的 制冷量来选取的，现在一般都是按照德国威图公司提供的经验公式来选取的。其计算如下 ： QE=QV-KXAXT 式中：QE- 总的制冷量（W）； QV-柜内元器件总的热损耗（W ）； K -热传导系数（ W/m2K），其值根据柜体材料不同而不同，一般来说，钢板为 5. 5，铝板为 11，塑料为 0.3; A -柜体实际散热面积（m2）, 柜体的安装方式对柜体的散热有较大影响，威图提供 了如下几种典型安装方式的散热面积的计算： （宽=柜体宽，高= 柜体高，深= 柜体深） 1 单个柜体，四周有空：A=1.8X 高 X（宽+深）+1.4X 宽 X 深 2 单个柜体，用于壁装：

6、A=1.4X 宽 X（高+深）+1.8X 深 X 高 3 起始或终端柜体，四周有空：A=1.4X 宽 X（高+深）+1.8X 宽 X 高 4 起始或终端柜体，用于壁装：A=1.4X 高 X（宽+深）+1.4X 宽 X 深 5 位于中间的柜体，四周有空：A=1.8X 宽 X 高+1.4X 宽 X 深+深 X 高 6 位于中间的柜体，用于壁装：A=1.4X 宽 X（高+深）+深 X 高 7 位于中间的柜体，用于壁装，顶部覆盖：A=1.4X 宽 X 高+0.7X 宽 X 深+深 X 高 T -柜体内外的温差，柜体内部的温度（一般为 35）减去柜体外面的温度（ 即工作现场的环境温度）。 空调安装时应该

7、注意以下几点： 1 电气控制柜必须密封； 2 顶装空调器不能将电气控制柜的顶板压弯，必要时应加强顶板； 3 一定要注意冷凝水的排出，在安装结束后应该将冷凝管插入导出孔，防止冷凝水流 入柜体内。现在已经有生产厂家生产无冷凝水排出的空调（冷凝水迅速汽化）。 4 应该加装门开关，在门打开时应切断空调装置，避免在柜内产生凝露，同时在门关 上 5 分钟之后才能再次接通空调装置； 5 保持柜内空气回路的畅通，在进风口及出风口避免受阻。 随着空调技术的日益成熟，愈来愈多的用户都提出电气控制柜加装空调的要求，现在国内 外已有不少厂家生产各种规格的壁挂式和顶装式空调，最大制冷量可达 4000 多瓦，可以 满足各

8、种用户的要求。另外为了满足户外型电气控制柜散热和通风的需要，有的生产厂家 还生产户外型空调器。 三 热交换器： 当柜内外空气循环要求隔绝时，还可以考虑使用热交换器。 热交换器按照其冷却介质，一般可以分为：空气/空气热交换器（冷却介质为空气）、空气 /水热交换器（冷却介质为水）。它们按安装方式，均可分为：壁挂式和顶装式。 空气/空气热交换器有两个相互隔离的空气流动空间，一个与电气控制柜相通，另一个与外 部空间相通，柜内的热空气被吸入热交换器内，热空气的热量通过散热片由热管传到热交 换器的另一端，然后通过外部空气的流动将热量排到大气中。使用这种热交换器的前提条 件是环境温度必须低于柜内温度。 空气

9、/水热交换器，其工作原理与空气 /空气热交换器是一样的，只是冷却介质是水，其优 点是专门用于多尘、多油及高热负载的地方。可以通过调节进口水温度和流量来改变热交 换器的功率。但是，必须要有水源。 热交换器的选型与风扇及空调的选型是相似的。 四 其他： 如果工作现场的环境比较理想，电气控制柜中发热元器件很少，其发热量完全可以通过柜 体自身的散热解决时，可以不考虑散热措施。 当环境温度比较高，或者因为其他原因，不适合于采用以上散热方法时，可能需要建立一 个电气控制室，用来放置电气控制柜。电气控制室可以建立在远离现场的地方，这样就不 受现场的影响，但是就增加了电缆铺设、土建施工、空调安装等费用，而且对

10、于需要经常 操作时，这样也很不方便；也可以建立在现场，可能会受现场的影响，但是可以节省大量 的电缆铺设的费用，只需土建施工及空调安装的费用，操作方便。最简便的办法就是用铝 合金等在现场建一个电气控制室，这样可以基本消除现场对电气控制柜的影响，我认为这 是一个简单易行的办法。 我公司为经纬纺机 JWFK6-10 型高速弹力丝机配套的电气控制柜内有 8 台变频器，2 台 10 00VA 的变压器， 30 个固态继电器以及其他元器件，我们采用了加装过滤风扇及加装顶装 式空调两种散热方法，基本满足各种用户的要求。但是，我们在 2003 年 8 月初用户服务 时发现浙江一用户一个车间里安装了 6 台套 JWFK6-10 型高速弹力丝机，加上今年持续高 温，车间内环境温度接近 50，电气控制柜是采用过滤风扇的，已经不起作用，即使加装 空调，长时间在如此高的环境温度下工作，空调也将无法正常工作。因此在这种情况下， 用铝合金在现场为每台建一个电气控制室，控制室中安装空调，使控制室保持一定的温度 ，电气控制柜采用过滤风扇是最经济实用又有效的办法。 综上所述，各种散热方法适合于各种情况，每个用户应该选用适合自己情况的，电气控制 柜生产厂应该为用户所想，本着经济实用的原则，提出适合于各类用户的散热方法，来满 足用户的需要！