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1、变频器的除湿防凝露研究网络转载导语：凝露而成的液态水，结合物体外表的尘埃，形成导电通道，破坏电气绝缘，使原先不导电的区域变成了导电区域。例如，发生在igbt功率器件外表的凝露，可结合其外表的尘埃，在漏极和栅极之间形成导电通道，使栅极遭受破坏，最终致使整个器件失效1引言变频器广泛地应用于各行各业，在各种各样的应用中，变频器难免不工作于潮湿环境中，例如工作于海边、湖泊或者河流上的变频器装置，或者是安装于潮湿山地和湖周边的风电机组变频器，或者是安装于南方地区潮湿矿山的变频器等。由于这些地区中空气的湿度较大，当环境温度发生变化时，变频器可能发生凝露，在变频器的电路板，功率器件的散热板等处产生液态水，而
2、这些混合有灰尘的液态水，破坏了电气绝缘，甚至直接形成通路，使变频器发生故障；例如形成于功率器件散热板上的液态水，可造成igbt的漏极与栅极间形成短路，进而对栅极造成破坏，使igbt失效；形成于电路板上的液态水，可使某些端子短路，造成脉冲混乱，甚至造成桥间短路等故障。可见，凝露对于变频器的正常稳定工作造成恶劣影响，当变频器工作于此类环境中时，应当设法消除凝露。2凝露的形成和对变频器的危害空气可以看做是由绝干空气，水气，少量的尘埃组成。温度越高，空气中可以包容的水汽越多。一定压力及温度下，单位空气包含水汽的质量，称为该条件下的绝对湿度；所能包含的最大水汽的质量，称为该条件下的饱和湿度；空气中所含水
3、汽与该条件下饱和湿度的比值，称为该条件下的相对湿度；一定湿度的空气，使其发生凝露的最高温度，称为该条件下的露点温度。空气温度越低，所能包容的水汽越少，温度较高时空气包容的水汽在温度降低后，空气包容不下足够的水汽，使多余水汽变成液态水而析出。假如温度较高且湿度较大的空气碰到温度较低的外表，其外表温度低于该空气的露点温度，那么凝露会发生，在温度较低的外表上产生液体水。凝露而成的液态水，结合物体外表的尘埃，形成导电通道，破坏电气绝缘，使原先不导电的区域变成了导电区域。例如，发生在igbt功率器件外表的凝露，可结合其外表的尘埃，在漏极和栅极之间形成导电通道，使栅极遭受破坏，最终致使整个器件失效；发生于
4、控制电路板上的凝露，可以在电路板上形成导电通道，造成逻辑信号的错乱，电子元器件失效，电源短路等故障；固然有些电路板经过了涂覆处理，但是涂覆总会留下一些盲点，比方电路连接处，某些元器件的底部等。3消除凝露的方法要消除凝露的发生，就要破坏凝露形成的条件：湿度和温差。只要破坏了凝露形成的两个条件中的任何一个，凝露都不会发生。在此思路的指引下，形成了两种消除凝露的方法：湿度控制法和温度控制法，湿度控制法在于降低绝对湿度，而温度控制法在于降低相对湿度。3.1降低绝对湿度的方法此方法的目的在于降低空气中的绝对湿度，减少空气中水汽的含量，进而使凝露不发生。通常有三种方案；分别是冷凝除湿法，吸附及膜式除湿法，
5、温差除湿法。 (1)冷凝除湿法在变频器柜体这样的相对封闭的空间中，哪里温度最低，当发生凝露时，凝露就率先在哪里发生。假如能在变频器柜内部始终制造一个温度最低点，让水汽在该处凝露，排出柜外，那么变频器柜内湿度就得到降低，可以保持枯燥。该措施需要特殊装置，如带压缩机制冷的空调系统，基于珀尔贴效应的半导体制冷器，如图1所示。图1珀尔贴半导体制冷除湿机空调制冷是利用被压缩的制冷剂通过蒸发器发生膨胀时吸热的原理，在蒸发器上产生较低的温度点；而半导体制冷是通利用半导体的珀尔贴效应，当电流流过期，在一边产生热量，而另一边制冷。空调除湿系统，如见图2所示。轻易出现压缩机故障及制冷剂泄露等问题，但是制冷除湿效率
6、高；半导体制冷固然故障较少，但是制冷除湿效率低，能耗高。 (2)吸附及膜式除湿法使用吸附材料吸附空气中的水汽，使空气保持枯燥；或者是使用阻隔水汽的膜过滤器，对水汽进展过滤，而使干空气通过过滤器，而水汽过不去，以此来得到枯燥空气。对于吸附除湿，典型的如转轮除湿机。转轮除湿机通常由带动转轮转动的电机，吸附水汽的转轮，风扇，以及用于转轮再生的加热器组成。其工作原理如图3所示，湿空气在风扇的推动下，通过除湿转轮，湿气被转轮吸附，空气得到枯燥；吸附水汽的转轮在高温空气的作用下，脱水，重新变得枯燥。由于转轮除湿机构造简单，效率及可靠性较高，因此较多使用，质量较好的转轮除湿机可以使用810年。图2空调制冷除
7、湿机图3转轮除湿机工作原理图4高分子膜除湿原理膜法除湿原理如图4所示。主要基于溶解扩散机理，首先水蒸气与膜接触，接着被膜外表吸收，进而在膜两侧外表产生浓度梯度，使水分子在膜内向前扩散，到达膜的另一侧被析出，进而到达除湿的目的。膜法除湿需要空气压缩机的配合，气流量相对较少，但是空气的枯燥程度可以很高，合适某些柜体密好，变频器工作条件严酷的特殊应用。 (3)冷却系统温差除湿法一些变频器装置内，安装有用于凝露的散热器，该散热器也可以与冷却用散热器是同一个散热器，只是在该散热器上的凝露，对变频器系统没有不利影响，冷凝水通过出口排出变频器柜体，进而使变频器柜内保持相对枯燥。图5冷却系统温差除湿法原理通过
8、图5来讲明其工作原理：图5中自力恒温阀的作用是维持变频器的进水温度相对稳定，当环境温度较高时，ab开度较大，bc开度较小，更多的冷却液通过主风水热交换器而冷却，因此，变频器的进水温度会适当降低；当环境温度较低时，ab开度减小，bc开度加大，流过风水热交换器的冷却液减少，变频器进水温度适当增加；于是，维持了变频器进水的相对稳定。从该运行机理上可以看出，b管道上的冷却液温度一定不高于a管道上冷却液的温度，必要时，还可以开启加热器，来升高经过a管道而流向变频器的冷却液的温度，进一步加大两路冷却液的温度差；于是，在变频器柜体内的散热器和变频器的进水之间存在温度差，散热器的进水温度低一些，当发生凝露时，
9、将在温度较低的散热器外表发生，而不会在变频器上发生。散热器可以安装于柜门上，或者是柜体底部，冷凝水方便引出，但是要防止该冷凝水对变频器柜内其它部件造成危害。3.2降低相对湿度的防凝露方法破坏凝露形成的另一个条件温差，来到达阻止凝露形成的目的。对于变频器相对封闭的柜体空间，假如能使柜内温度始终处于露点温度之上，那么凝露不会发生。该思路不能降低空气的绝对湿度，但能控制相对湿度，防止凝露。通常有两种方案，一种方案包括加热器，透风口等。通常透风口装有过滤器，保证ip防护等级，同时也防止太多灰尘进入。该系统正常运行的核心在于湿度过大时加热，温度过高时透风。当湿度到达一定值时，启动加热，使空气温度升高，由
10、于温度的升高，相对湿度随即下降；当温度高到某值时，启动透风，外部新风进入变频器柜内部，使柜体内外空气绝对湿度一致，同时保证柜体内温度不至于升到很高，产生不利影响。通常，启动加热器的相对湿度值为80%左右，启动透风系统的温度值为40左右。另一种方案描绘如下：变频器的冷却才能可控，保持变频器柜内的温度相对恒定，当湿度过大时，减少散热才能，利用变频器自身的损耗来使柜内温度升高，进而防止凝露的发生；当温度高时，加大散热，进而防止温度过高。采用该方案，变频器柜体可以做到完全密封，可以防止灰尘，有害气体及盐雾的进入，有利于变频器的长期运行。4变频器冷却型式是除湿方法选择的根底变频器通常有风冷，水冷，水套冷
11、(半水冷)三种冷却方式(讲明：此处的水不光指水，还指用于冷却的其它液体)。附表是三种冷却型式的比拟。风冷型式由于简单，本钱低廉而广泛使用，其缺乏在于灰尘的聚集，覆盖在发热外表上，影响散热，同时还可能形成导电带，破坏绝缘；而对于水冷的冷却方式，功率器件需要水冷散热器，也需要水冷电抗器等部件，本钱较高，但是能阻隔外部灰尘进入，保持柜内的清洁，利于长期运行；对于水套冷/半水冷，通常功率器件采用水冷，而电抗器等部件，采用风水热交换器的方式进展冷却，也可以做到完全密封，阻隔外部尘埃进入，利于长期运行。假如水冷系统采用新风窗口配合加热器来除湿防凝露，必然要在柜体上开孔，安装新风窗口，于是就使柜体内外形成空
12、气交换，外部尘埃可以进入柜内，水冷系统的一大优点就会急剧缩水。对于风冷系统(假如不是有十分要求)，采用降低绝对湿度的方法(如采用空调除湿，转轮除湿机除湿)，固然也能到达除湿防凝露的效果，但是相比采用传统的加热除湿，增加了本钱；同时由于增加了部件，因此可靠性维护性等受到影响。可见，冷却系统型式，是选择除湿防凝露方案的根底，除湿防凝露的施行，应当尽量保持冷却系统的优点，最好还能结合冷却系统的特点，使本钱最少，可靠性最高，维护性最好。因此，在到达除湿防凝露的前提下，应充分结合变频器自身冷却系统的特点，结合实际使用地区的环境特点，兼顾本钱，可靠性，可维护性等因素，选择最合适自身特点的除湿防凝露方案。附表三种冷却型式的性能比拟5完毕语湿气客观的存在，当变频器工作于湿度较大的环境中时，务必考虑其抵御潮湿的才能，以使变频器可以可靠稳定的工作，减少甚至防止由于潮湿而引发的各种电气问题。无论选择何种方案，除湿防凝露都是围绕着湿度和温差来进展，只要破坏凝露形成的两个条件中的任何一个，即可消除凝露的发生，保护变频器系统免受其害。当使用环境长期高湿时，还需要考虑变频器柜体内各部件的腐蚀老化速度，而不是仅仅防凝露，还应当采取相关措施，将湿度控制在公道范围，使腐蚀老化速度控制在可以承受的范围内，以利长期运行。