Das Gehäuse eines Wechselrichters erwärmt sich im Sommer relativ stark, sodass es sich bei Berührung zu heiß anfühlen kann. Ist es also besser, wenn das Gehäuse des Wechselrichters heiß ist oder nicht? Und warum fühlt sich das Gehäuse bei Berührung so heiß an? Im Folgenden analysieren und beantworten wir diese beiden Fragen im Zusammenhang mit der Kühlung des Wechselrichters.
Die Komponenten im Wechselrichter haben ihre Nennbetriebstemperaturen. Wenn die Wärmeableitungsleistung des Wechselrichters schlecht ist, steigt die Temperatur der Komponenten weiter an, da der Wechselrichter weiterhin betrieben wird und die Wärme nicht nach außen übertragen werden kann. Übermäßige Temperaturen können die Leistung und Lebensdauer der Komponenten beeinträchtigen. Um die Betriebstemperatur der internen Komponenten im Wechselrichter innerhalb des Nenntemperaturbereichs zu halten und seine Effizienz und Lebensdauer sicherzustellen, werden wärmeleitende Materialien benötigt, um die Wärme innerhalb des Wechselrichters abzuleiten.
Aus Sicht der Wärmeleitung ist die Wärmeleitfähigkeit umso besser, je ausgeglichener die Temperatur innerhalb und außerhalb des Wechselrichters ist, d. h. je näher die Temperaturen der internen Heizkomponenten, des Kühlkörpers und des Gehäuses beieinander liegen.
Wenn der Wechselrichter außen kalt und innen heiß ist, bedeutet dies, dass die Wärmeableitungsleistung des Wechselrichters nicht hervorragend ist. Dies ähnelt der Beziehung zwischen einer Thermoskanne und einer normalen Wasserflasche. Ein Becher mit heißem Wasser gleicher Temperatur leitet die Wärme schneller ab als ein Thermosbecher, und die Becherwand ist auch heißer als die eines Thermosbechers. Dies liegt daran, dass zwischen der Innen- und Außenwand des Thermosbechers ein Vakuum besteht und kein wärmeleitendes Medium vorhanden ist. Daher ist die Außenwandtemperatur niedrig und die innere Wärme kann nicht abgeleitet werden, wodurch ein Isoliereffekt erzielt wird. Die Wand eines normalen Bechers besteht aus einer einzigen Schicht, die die innere Wärme effektiv übertragen kann. Daher wird die Außenwand heiß, kühlt aber schneller ab als bei einem Thermosbecher.
Das Wärmeableitungsprinzip des Wechselrichters ähnelt dem eines einschichtigen Bechers, der eine schnelle Wärmeübertragung von den internen Komponenten des Wechselrichters erfordert, um das Ziel zu erreichen, die Temperatur der internen Komponenten des Wechselrichters schnell zu senken und so den Betrieb und die Lebensdauer des Wechselrichters zu verbessern. Wie aus dem Obigen ersichtlich ist, ist eine gute Wärmeableitungsleistung für Wechselrichter sehr wichtig. Im Folgenden werden wir speziell die Grundprinzipien der Wechselrichterheizung und Wärmeableitung erläutern.
Wärmeableitung und Kühlkörper des Wechselrichters
1. In einem Schaltkreis erzeugen aktive Komponenten Wärme, wenn Strom angelegt wird. Zu den wichtigsten Heizkomponenten in Wechselrichtern gehören: Schalttransistoren (IGBT, MOSfet), Magnetkernkomponenten (Induktoren, Transformatoren) usw. Um sicherzustellen, dass die Komponenten bei ihrer Nenntemperatur arbeiten können, ist die Wärmeableitungsfähigkeit des Systems daher sehr wichtig.
2. Es ist unvermeidlich, dass Wechselrichter während des Betriebs Wärme erzeugen. Bei einem 5-kW-Wechselrichter beispielsweise beträgt die Heizleistung des Systems im Allgemeinen etwa 1,5-2,5 % der gesamten Wechselrichterleistung und sein Wärmeverlust beträgt etwa 75-125 W. Daher sind die Wärmeableitung und Kühlung des Systems sehr wichtig. Bei kleinen Haushaltssystemen verwendet die Industrie normalerweise natürliche Wärmeableitungsmethoden.
3. Um eine hervorragende Wärmeableitungsleistung zu erreichen, können folgende Maßnahmen ergriffen werden:
① Je größer die Wärmeableitungsfläche, desto besser der Effekt. Wenn beispielsweise die Heizleistung eines 5-kW-Wechselrichters 125 W beträgt und die maximale Wärmestromdichte, die durch natürliche Kühlung bei 60 Grad ertragen werden kann, 0,05 W/cm2 beträgt, sollte die Wärmeableitungsfläche mindestens etwa 0,25 m2 betragen. Um das gleiche Volumen beizubehalten und die Oberfläche des Kühlkörpers zu vergrößern, ist die Kühlkörperoberfläche mit mehreren Lamellen und erhöhter Lamellenhöhe gestaltet, was die Kontaktfläche zwischen dem Kühlkörper und der Luft vergrößern und eine schnelle Wärmeableitung begünstigen kann.
② Gehäuse und Kühlkörper sind eng miteinander verbunden. Das Gehäuse des Wechselrichters besteht aus einer Aluminiumlegierung mit guter Wärmeleitfähigkeit. Durch die integrierte Gehäusestruktur ist der Kühlkörper über eine große Fläche eng mit dem Gehäuse verbunden. Die Wärme der Komponenten kann direkt über den Kühlkörper auf das Gehäuse aus Aluminiumlegierung übertragen werden. Dadurch entsteht ein Wärmeableitungspfad vom Gerät zum Kühlkörper, dann zum Gehäuse und schließlich zur Luft. Darüber hinaus kann die Wärme der Komponenten über die Luft im Inneren des Wechselrichters zum Gehäuse geleitet und dann über das Gehäuse in die Außenluft abgeleitet werden. Ein weiterer Wärmeableitungspfad entsteht vom Gerät zur Innenluft, dann zum Gehäuse und schließlich zur Außenluft.
Bei Verwendung einer nicht integrierten Hülle sind zwei Verbindungen zwischen dem Gehäuse und dem Kühlkörper erforderlich, und der Kontakt ist nicht dicht. Daher sind nur der Kühlkörper und ein kleiner Teil des mittleren Gehäuses an der Wärmeableitung beteiligt, und das obere Gehäuse nimmt nicht an der Wärmeableitung teil, was zu einer erheblichen Verringerung der Gesamtwärmeableitungsleistung führt.
Durch die Verwendung einer integrierten Gehäusestruktur ist der Kühlkörper direkt und fest mit dem Gehäuse verbunden, sodass das Gehäuse aus Aluminiumlegierung über zwei Wege an der Wärmeableitung beteiligt ist. Da es stärker an der Wärmeableitung beteiligt ist, ist die Temperatur des Wechselrichtergehäuses relativ hoch. Der Vorteil dieses Phänomens besteht darin, dass das Gehäuse eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, wodurch die interne Wärme des Wechselrichters schneller durch das Gehäuse geleitet wird. Dadurch werden die Innentemperatur des Wechselrichters und die Temperatur der Komponenten gesenkt, was eine längere Lebensdauer der Komponenten und des Wechselrichters gewährleistet.
Gründe für Überhitzung und Handverbrennung des Wechselrichtergehäuses
1. Um die Temperatur der Komponenten besser und schneller zu senken und eine längere Lebensdauer der Komponenten zu gewährleisten, wird ein Design verwendet, bei dem das integrierte Gehäuse und der Kühlkörper eng miteinander verbunden sind, wodurch das Gehäuse zu einem wichtigen Bestandteil der Systemwärmeableitung wird. Die Wärmeableitungsleistung wird verbessert und die Gehäusetemperatur ist höher, was ein normales Phänomen beim Betrieb des Wechselrichters ist.
2. Sensorische Temperatur: Die gefühlte Temperatur des menschlichen Körpers beträgt etwa 36 Grad und es entsteht ein Wärmegefühl; bei etwa 45 Grad entsteht ein Brennen; längere Einwirkung von etwa 50 Grad kann ein Brennen verursachen; längere Einwirkung von 60 Grad kann Verbrennungen verursachen. Aufgrund der Notwendigkeit der Wärmeableitung des Wechselrichters und der besonderen Arbeitsumgebung (direkte Sonneneinstrahlung im Freien) schreiben Sicherheitsvorschriften vor, dass die Temperatur des Wechselrichtergehäuses 70 Grad nicht überschreiten darf. Im Sommer, wenn die Außentemperatur 40 Grad beträgt, liegt die Gehäusetemperatur im Allgemeinen zwischen 55 und 60 Grad. Wenn Personen das Wechselrichtergehäuse berühren, wird ihnen daher heiß.
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