电气设计散热分析和计算

电气设计散热分析和计算

摘要：本文为低压电气控制柜介绍常用的散热方式，并提供详细的散热量计

算方法及选择的散热方式下的散热解决方案。通过计算和统计所有低压电器的发

热量，结合低压控制柜在一年中最恶劣的工作环境，选择合适的散热方案，根据

选定方案计算所需散热设备的规格和根据选型手册找到合适的散热设备型

号。

关键字：发热量；精确计算；统计；电器元件

1引言：

在电气设计过程中，均会遇到封闭的低压电气柜散热问题，且多数工程师在

设计时凭经验设计散热方式和规格选型，从而在某些场合会达不到散热要求。在

设备运行过程中，低压电气控制柜中的电器元件工作会产生热量，如果热量不能

够被及时传递到电柜外部，则会使得电柜内温升超过电器元件的正常工作的要求，会影响的电器元件正常的工作性能，致使部分电器元件无法正常工作，严重的引

起起火、火灾等严重后果。为了更够保证电器设备连续的安全运行，必须将低压

电气控制柜内部温度稳定在规定的温度之内，必须将散热方案设计放在之中低压

电气控制柜设计，且需要要精确计算满足散热要求方可。

2低压电气控制柜散热介绍

2.1基础知识

电力系统在对电能转换的环节中，将对电路进行调节、分配，控制、保护、

测量的各种电气设备称为电器，按电压等级划分为高压电器和低压电器，我国

《低压开关设备和控制设备》将电压交流1000KV、直流1500KV以下的电器称为

低压电器.，其中对电器设备外壳外温度或电器设备（无外壳）要求周围空气温

度不高于40 °C，且在一天内的平均温度不高于35 °C，并且电器设备周围空

气温度不低于-5 °C。

低压电气控制柜是一种组合式电器设备，按照合理的接线方案将实现功能的

电器设备（如：开关设备、测量控制仪表、保护电器和相关辅助等设备）按安装

要求，安装于一个半封闭或全封闭的金属柜或面板内，用于分配、控制、监视和

计量等功能，其需满足便于维护和保护，且安全可靠等要求。

2.2计算散热的必要性

由于低压电气控制柜是一种集电能分配、控制、计量和连接电缆于一体的电

力供电装置，低压电气控制柜在不同的环境工作时，首先电柜内部由于电器元件

的工作不可避免地会产生热量，其次受工作环境的影响，有可能承受环境传递的

热量，如果在设计时不能够对热量进行充分的分析和计算，造成电器元件的环境

温度高于标准，会影响电器元件的寿命和正常运行，产生未知的风险或产生严重

的后果。

3常用散热方式

3.1自然通风型

自然通风型散热原理：封闭的电柜利用机柜外自然风与机柜外壳进行热交换，或则带散热窗的电柜利用机柜外自然风与机柜内空气对流进行热交换，利用自然

风对流实现柜内设备换热。这也是最常见的方法，适用于低压电气控制柜安装环

境比较理想，没有油污、粉尘、水汽等会对低压电气控制柜电器元件正常工作造

成影响。

3.2风扇型

风扇型的散热原理：利用风扇使得机柜外部空气和机柜内部空气产生对流，

使低压电气控制柜内部热空气送到外部，冷空气送入的换热方式。一般配置专用

的控制配电回路，供散热扇和电柜灯等使用，需要注意风扇安装位置，热容易聚

集的空间。适用于低压电气控制柜安装环境比较理想，没有油污、粉尘、水汽等

会对低压电气控制柜电器元件正常工作造成影响。。例如下图：

3.3热交换型。

热交换型散热原理：热交换器使热量从热流体传递到冷流体，带走机柜内热量，对机柜内温度进行控制调节，适用于多尘、多油或高热负载，机柜内外空气

要求隔离等环境。

3.4空调型。

空调型散热原理：空调是采用压缩机进行制冷，使低压控制柜进行强制制冷，通过设置空调的温控温度，实现低压控制柜内部温度处于电器元件的正常工作温

度范围。适用于有害、潮湿或粉尘，机柜内外空气要求隔离等环境。

3.5隔热型。

隔热型低压电气控制柜，主要是采隔热层材料及采用封闭的结构使机柜可以

有很好的隔热和防水性能。

4低压电气控制柜的发热量计算

4.1低压电气控制柜的发热量计算

发热量（w）=输入电力-输出电力

=（输出电力/效率）-输出电力

统计控制柜中配置的每台设备和电器元件和对应的发热量，并计算出所有设备和电器元件总发热量，一般情况可以认为，标有功耗的设备，功耗等同于发热量。

4.2低压电气控制柜常用设备发热量

以下设备的发热量值来源于西门子，欧姆龙，施耐德，明伟等品牌官方网站提供数据，并统计整理而来

4.2.1变频器

变频器的发热量的近似值=变频器容量（KW）X 55（W）

例如：有如下三个变频器，1.1KW、2.2KW、1.5KW

发热量（W）=（1.1+2.2+1.5）X 55=264（W）

4.2.2常用模块发热量

单向固态继电器、单相交流调压模块、R系列固体调压器

发热量=实际负载电流（A）X 1.5

对三相固态继电器、三相交流调压模块，其实际负载电流应为三相实际负载电流之和

下表为查阅品牌官方网站统计：

5散热方式选择和规格选型

5.1采用风扇散热，计算风扇必要风量（m3/min）

Q（m3/min）=（50 X 发热量（W））/ΔT

ΔT：容许温度上升值（℃）=T2-T1

T2：可用内部容许温度（40℃）

T1：设备环境温度（30℃）

一般以较为严格恶劣的工作环境考虑，例如用“10℃”来计算，可选择风量是计算结果的1.3～2倍左右的风扇较为合适。但是风扇的风量越大产生的噪音越大，所以如果在对噪音有严格要求的的环境，需要选择风量比较小的产品。

同时需注意的是，当一台风扇无法满足需求时，需要增加额外的风扇，风扇应选择并联，并联风扇的风量可以按两台风扇的风量之和计算。

5.2采用空调散热，计算空调的功率

P（空调制冷功率W）>电柜发热量（W）/空调能效比

空调制冷量是指空调压缩机制冷运行过程中，单位时间内从密闭空间或区域内去除的热量总和，制冷量法定计量单位为瓦（W），当空调制冷量大于电柜发热量时，即可控制温度稳定在需求的范围内。

5.3 采用自然通风，计算电柜温升

温升ΔT=总发热量（W）/（5.5 X 柜体散热面积M2）

注：柜体地板和柜后门不能作为有效散热面积（依据不同的安装方式）参考标准

GB 14048.1-2012低压开关设备和控制设备

平板散热器热分析及计算

平板散热器热分析及计算 摘要： 平板型散热器是所有散热器中形状最简单的，也最容易画出它的热路图。对散热器的分析即是要确定散热器工作的环境温度，散热器的放置，散热器的冷却方式等。一般说来散热器的热量散失方式主要有热传导，对流及热辐射等三种，要计算散热热阻时需首先求出散热器的热传导率，对流换热系数，辐射换热系数。 关键字： 热路图，环境温度，传导，对流，辐射，热传导率，换热系数 平板散热器

具体的数值也可由一些经验数据来确定。通常我们比较关心的就是散热器到环境的综合热阻Rha ，关于它的计算在此要作详细的讨论。 平板散热器系统总热阻的计算 现在举一个实际的例子来详述怎样解决实际的平板散热器系统的散热问题。晶体二极管RHRP8120的封装型式为TO-330，将其用螺钉固定在单孔散热器上，如图1-1所示，H=4.5cm ，L=2.0cm ，W=0.5cm ；假设由手册查得晶体内热阻Rjc=2.0℃/W ，晶体的最高失效温度Tl=125℃。要求的工作环境温度为40℃，对该系统进行热分析。 由工作热网路图可知，系统总热阻R 可由下式求出： ha ch jc R R R R ++= 其中： h c h c d ha R R R R R R ++ = 所以： h c h c d ch jc R R R R R R R R ++ ++= 在上式中Rjc 由晶体管守册可知Rjc=2.0℃/W ；Rch 为接触热阻，它的计算公式为： A r R ch /= 可根据《电子设备热设计基本原理》中图1-2查出W C cm r /0.32 ??=，估算 25.2cm A =，则可得： W C R ch /2.15.2/0.3?== Rd 为传导热阻，由传导热阻计算公式： AsK W R d /= 由机械手册可查铝的热传导率K=1.67W/cm.℃ 2 0.90.25.4cm L H As =?=?= 所以： ()W C R d /033.067.10.9/5.0?=?= 关于Rc 及Rh 的计算就比较复杂一点，这两个部分的热阻都与特性温度有关系。特性温度只能予先确定一个比较合适的值，进而计算出热阻，然后根据热阻计算出来的温度进行迭代，当两者之值差不多时就可确定热阻。 第情况一种假设散热器对环境为自然空气对流： 设定散热器表面的平均温度为C T h 060=,则可以确定相关的空气物理特性。可由机械手册查出相应的物理特性如下（定性温度取() C T T Tp a h 0502/=+=）： ()C cm W k ???=-/1083.24 s cm a /257.02 =

LED散热设计与计算公式

LED散热设计与计算公式 概论： LED总的电光转换效率约为54﹪，而在实际应用中是不足其理论的1/4，剩余 的电能将以热能的形式释放，热由此而生，LED灯具热量上升直接影响有：发光效率，主波长不稳定，色温偏低，正向电压降低，反电流增大，效应里增大，材料劣化等等，热运动方式主要以：热传导，热对流，热辐射。 1. 热传导：温度不同的物体各部分之间或温度不同的各物体之间直接接触时，依靠分子、原子即自由电子等微观粒子的热运动而进行热量传递的现象 2.热对流：由系统内流体各部分之间发生相对位移，冷热流体相互掺混而产生的热量传递现象称为热对流。 3. 热幅射：由热运动产生，热量以电磁波形式传递。 散热涂料时利用热辐射的方式进行散热的 （热传导和热对流需要借助介质进行散热，而热辐射则不用，如真空）。 对于高功率LED，短时间运行其最高允许结温为125℃，而长期使用结温不允许超过110℃，对于低功率LED，其最高允许结温为80℃。 在散热设计中我们通常考虑几个方面：导热材料，传导介质，热能位置，吸热界面，热流方向，环境温度等等。 一，LED灯具热分析公式; Ｔj Ta + ( R thb-a×P )+( R thj-sp×P led ) R thb-a ≦(Ｔj - Ta-Rthj-sp * P led )/P ≧ 式中： Ｔj---------LED理论结点温度,单位:℃Ta----使用环境温度,单位:℃ R thb-a----灯具散热部件总热阻, 单位:℃/W; P led-----单颗LED功率,单位:W; P----LED总功率,单位:W R thj-sp----单颗LED热阻. 单位:℃/W; 二,散热计算公式： RJA=RJC+RCB+RBA RJA=（TJ－TA）/PD PD=VF×IF RJA=(TJ－TC)/PD+(TC－TA)/PD RJC=(TJ－TC)/PD RBA=(TC－TA)/PD TJ=RJC×PD+TC=RJC（IF×VF）+TC 式中：TJ是结温；TA是工作环境温度；TC是散热垫底部的温度； RJA是总热阻；RJC是LED热阻；RCB敷铜层热阻；RBA是环境空气热阻；

散热与风量的计算

风扇总热量=空气比热X空气重量X温差,这里的温差是指,你进风的温度与最终加热片的温度的差值,照你说 的,250-80(最加热片的温度)-25(进风空气的温度)=145度,你给的倏件还一样,就是热量不知道,或者电器做的 总功不知道,电器做的总功/4.2=风扇排出的总热量知道的话就可以根空气重量=风量/60X空气密度逆推出风量 . 设：半导体发热芯片平均温度T1（工作时的温度上限，也就是说改芯片能承受的最高温度，取决你的设计要 求了），散热片平均温度T2，散热片出口处空气温度T3 简化问题，假设： 1.散热片为热的良导体，达到热平衡时间忽略，则有T1=T2； 2.只考虑热传导，对流和辐射不予考虑。 又因为半导体发出的热量最终用来加热空气，则有： 880W=40CFM*空气比热*（T3-38°C）注意单位统一，至于空气的比热用定容的吧。。。上式可以求出（实际上也就是估算而已）出口处空气温度T3， 根据散热片的散热公式（也是估算），有： P=λ*【T2-0.5（T3+38°C）】*A 其中：P为散热功率，λ为散热系数，A为与空气的接触面积，【T2-0.5（T3+38°C）】为温差； 其中：λ可以通过对照试验求（好吧，还是估算）出来， 这样就能大概估算出需要的散热器面积A了。。。 P.S. 误差来源1：散热器温度和芯片温度肯定不相等，热传导需要时间，而且散热片不同位置的温度也不严格相同 ，只是处在动态平衡； 误差来源2：散热片的散热公式是凭感觉写的。。。应该没大错，但肯定很粗糙。。自己修正吧 能想到的就这么多了。。。 轴流风机风量散热器的信息讲解2011-06-02 17:06

散热与风量的计算

风扇总热量=空气比热X空气分量X温差,这里的温差是指,你进风的温度与终极加热片的温度的差值,照你说之杨若古兰创作 的,250-80(最加热片的温度)-25(进风空气的温度)=145度,你给的倏件还一样,就是热量不晓得,或者电器做的 总功不晓得,电器做的总功/4.2=风扇排出的总热量晓得的话就可以根空气分量=风量/60X空气密度逆推出风量 . 设：半导体发热芯片平均温度T1（工作时的温度上限，也就是说改芯片能承受的最高温度，取决你的设计要 求了），散热片平均温度T2，散热片出口处空气温度T3 简化成绩，假设： 1.散热片为热的良导体，达到热平衡时间忽略，则有T1=T2； 2.只考虑热传导，对流和辐射不予考虑. 又因为半导体发出的热量终极用来加热空气，则有： 880W=40CFM*空气比热*（T3-38°C）留意单位统一，至于空气的比热用定容的吧... 上式可以求出（实际上也就是估算而已）出口处空气温度T3，根据散热片的散热公式（也是估算），有： P=λ*【T2-0.5（T3+38°C）】*A 其中：P为散热功率，λ为散热系数，A为与空气的接触面积，【T2-0.5（T3+38°C）】为温差；

其中：λ可以通过对照试验求（好吧，还是估算）出来， 如许就能大概估算出须要的散热器面积A了... P.S. 误差来源1：散热器温度和芯片温度肯定不相等，热传导须要时间，而且散热片分歧地位的温度也不严酷不异 ，只是处在动态平衡； 误差来源2：散热片的散热公式是凭感觉写的...应当没大错，但肯定很粗糙..本人批改吧 能想到的就这么多了... 轴流风机风量散热器的信息讲解2011-06-02 17:06 轴流风机风量散热器的信息讲解 风量是指风冷散热器风扇每分钟排出或纳入的空气整体积，如果按立方英尺来计算，单 位就是CFM；如果按立方米来算，就是CMM.散热器产品经常使用的风量单位是CFM（约 为0.028立方米/分钟）.50×50×10mm CPU风扇普通会达到10 CFM，60×60×25mm风扇 通常能达到20-30的CFM.在散热片材质不异的情况下，风量是衡量风冷散热器散热能力的 最次要的目标.明显，风量越大的散热器其散热能力也越高.这是因为空气的热容比率是必定的，离心风机更大的风量，也就是单位时间内更多的空气

(完整版)散热器设计的基本计算

散热器设计的基本计算 一、概念 1、热路：由热源出发，向外传播热量的路径。在每个路径上，必定经过一些不同的介 质，热路中任何两点之间的温度差，都等于器件的功率乘以这两点之间的热阻，就像电路中的欧姆定律，与电路等效关系如下。 2、热阻：在热路中，各种介质及接触状态，对热量的传递表现出的不同阻碍作用—— 在热路中产生温度差,形成对热路中两点间指标性的评价。 符号——Rth 单位——℃/W。 ?稳态热传递的热阻计算: R th= (T1－T2)/P T1——热源温度（无其他热源）（℃) T2——导热系统端点温度（℃) ?热路中材料热阻的计算: R th=L/(K·S) L——材料厚度（m) S——传热接触面积（m2) 3、导热率：是指当温度垂直向下梯度为1℃/m时，单位时间内通过单位水平截面积所 传递的热量。 符号——K or λ单位——W／m-K，

二、热设计的目标 1、确保任何元器件不超过其最大工作结温（T jmax） ?推荐：器件选型时应达到如下标准 民用等级：T jmax≤150℃工业等级：T jmax≤135℃ 军品等级：T jmax≤125℃航天等级：T jmax≤105℃ ?以电路设计提供的，来自于器件手册的参数为设计目标 2、温升限值 器件、内部环境、外壳：△T≤60℃ 器件每升高2℃，可靠性下降10％；器件温升为50℃时，寿命只有温升25℃的1/6，电解电容温升超过10℃，寿命下降1/2。 三、计算 1、TO220封装＋散热器 1)结温计算 ?热路分析 热传递通道：管芯j→功率外壳c→散热器s→环境空气a

注：因Rth ca较大，忽略不影响计算，故可省略。 Rth ja≈Rth jc＋Rth cs＋Rth sa≈(T结温－T环温)/P ?条件 Rth jc——器件手册查询 Rth cs——材料热阻：R th绝缘垫=L绝缘垫厚度／（K绝缘垫·S绝缘垫接触c的面积） Rth sa——散热器热阻曲线图查询 T结温——器件手册查询（待计算数值） T环温——任务指标中的工作环境要求 P ——电路设计计算 ?计算 T结温＝（Rth jc＋Rth cs＋Rth sa）·P＋T环温＜手册推荐结温 ?注：注意单位统一；判定结温温升限值是否符合。 2)散热器热阻计算（参见上图） 散热器的热阻一般可在由厂家提供的热阻曲线上标出，也可通过测试得出。 ?测试 在被测散热器上安装一发热器（or组）件,固定一个风速（M/S），测量进、出风温度，通过计算，得出该条件下的Rth sa。设定一组风速，得出的不同Rth sa值，绘制出该散热器的热阻曲线，不同长度的散热器，可得到不同的曲线。 ?条件 T进风——进口温度 T出风——相同风速下的出口温度 P——电路设计计算的，发热器（or组）件的功耗 ?计算 Rth sa＝（T出风－T进风）／P ?注：亦可根据已有条件，如管芯的△T和功耗，计算出所需散热器的热阻上限，在热阻曲线图上选用足够尺寸的散热器。 2、共用同一散热器（见右图） ?分析 对于散热器而言，总的传热功耗为： J1J2 ＝P j1＋P j2 P 总 那么散热器的温升为：

电源机房散热量的估算

电源机房的散热量计算 通信综合楼常设有高低压变配电机房、电力室、电池室、油机房等电源机房，各机房内的电源设备对环境温度和进风量有不同要求。本文结合工程实例，提出高低压变配电机房、电力室、电池室的散热量计算方法，以供参考。 一、通风设计的重要性 出于综合造价等成本因素的考虑，近年来新建高层建筑的变配电机房多位于主楼地下层，随之带来机房内通风散热困难的问题。如不加以妥善解决，将直接影响变配电设备的工作效率，甚至对设备造成严重损坏，发生停电事故。 以变压器为例：变压器的允许温度主要决定于绕组的绝缘材料。若变压器的温度长时间超过允许值，则绝缘材料将因长期受热而老化，且温度越高，老化越快，变压器的使用寿命相应缩短。使用年限的减少一般可按"八度规则"计算，即温度每升高8℃，使用年限将减少1/2。当绝缘老化到一定程度时，在运行振动和电动力作用下，绝缘容易破裂，且易发生电气击穿而造成故障。因此，变压器必须在其允许的温度范围内运行，以保证供电安全。 而工程中普遍采用的密封阀控铅酸蓄电池也对环境温度有较高要求。低温，会使得电池容量降低，充电接收能力下降，充放电循环寿命下降；高温，会加快电池失水，甚至产生热失控效应，加剧板栅腐蚀，极板变形膨胀、电池外壳鼓胀或开裂，从而导致电池容量快速下降，电池寿命缩短。蓄电池的工作温度可以在-5℃～40℃，但其最佳工作温度在20～25℃。在25℃的环境下蓄电池可获得较长的寿命，长期运行温度若升高10℃，使用寿命约减少一半。 工程设计中，工程设计人员需对通信综合楼内各电源机房的散热量进行较准确估算，以便合理地解决机房内电源设备的通风散热问题。 二、各电源机房的散热量估算 电力设备的电能的损耗转化为热量散发到机房内，排风量应以能排除这些余热来确定。1．高低压变配电机房 （1）变压器的散热量： 变压器损耗为空载损耗和负载损耗之和，即：⊿P=⊿PO+⊿PB。变压器的空载损耗（⊿PO）是固定值，只与变压器的容量以及电压的高低有关，一般在产品说明书或出厂试验报告中注明。变压器的负载损耗（⊿PB）是可变值，与变压器负载的大小有关，可根据以下公式计算出： ⊿PB=⊿PD×（S/Se）2 其中：⊿PD－产品说明书中注明的短路损耗；S－变压器实际负荷容量； Se－变压器额定功率。 （2）配电设备的散热量：

电气设计散热分析和计算

电气设计散热分析和计算 摘要：本文为低压电气控制柜介绍常用的散热方式，并提供详细的散热量计 算方法及选择的散热方式下的散热解决方案。通过计算和统计所有低压电器的发 热量，结合低压控制柜在一年中最恶劣的工作环境，选择合适的散热方案，根据 选定方案计算所需散热设备的规格和根据选型手册找到合适的散热设备型 号。 关键字：发热量；精确计算；统计；电器元件 1引言： 在电气设计过程中，均会遇到封闭的低压电气柜散热问题，且多数工程师在 设计时凭经验设计散热方式和规格选型，从而在某些场合会达不到散热要求。在 设备运行过程中，低压电气控制柜中的电器元件工作会产生热量，如果热量不能 够被及时传递到电柜外部，则会使得电柜内温升超过电器元件的正常工作的要求，会影响的电器元件正常的工作性能，致使部分电器元件无法正常工作，严重的引 起起火、火灾等严重后果。为了更够保证电器设备连续的安全运行，必须将低压 电气控制柜内部温度稳定在规定的温度之内，必须将散热方案设计放在之中低压 电气控制柜设计，且需要要精确计算满足散热要求方可。 2低压电气控制柜散热介绍 2.1基础知识 电力系统在对电能转换的环节中，将对电路进行调节、分配，控制、保护、 测量的各种电气设备称为电器，按电压等级划分为高压电器和低压电器，我国 《低压开关设备和控制设备》将电压交流1000KV、直流1500KV以下的电器称为 低压电器.，其中对电器设备外壳外温度或电器设备（无外壳）要求周围空气温 度不高于40 °C，且在一天内的平均温度不高于35 °C，并且电器设备周围空 气温度不低于-5 °C。

低压电气控制柜是一种组合式电器设备，按照合理的接线方案将实现功能的 电器设备（如：开关设备、测量控制仪表、保护电器和相关辅助等设备）按安装 要求，安装于一个半封闭或全封闭的金属柜或面板内，用于分配、控制、监视和 计量等功能，其需满足便于维护和保护，且安全可靠等要求。 2.2计算散热的必要性 由于低压电气控制柜是一种集电能分配、控制、计量和连接电缆于一体的电 力供电装置，低压电气控制柜在不同的环境工作时，首先电柜内部由于电器元件 的工作不可避免地会产生热量，其次受工作环境的影响，有可能承受环境传递的 热量，如果在设计时不能够对热量进行充分的分析和计算，造成电器元件的环境 温度高于标准，会影响电器元件的寿命和正常运行，产生未知的风险或产生严重 的后果。 3常用散热方式 3.1自然通风型 自然通风型散热原理：封闭的电柜利用机柜外自然风与机柜外壳进行热交换，或则带散热窗的电柜利用机柜外自然风与机柜内空气对流进行热交换，利用自然 风对流实现柜内设备换热。这也是最常见的方法，适用于低压电气控制柜安装环 境比较理想，没有油污、粉尘、水汽等会对低压电气控制柜电器元件正常工作造 成影响。 3.2风扇型

散热器设计的基本计算

散热器设计的基本计算 1.散热功率计算： 散热器主要的功能是将设备产生的热量迅速散发出去。在设计散热器时，首先需要计算散热功率，即设备需要散发的热量。散热功率的计算公 式为： Q=P×R 其中，Q为散热功率，单位为W；P为设备的功率，单位为W；R为散 热器的散热系数，单位为W/℃。 2.散热面积计算： 散热面积是散热器的一个重要参数。散热面积越大，散热器的散热效 果越好。散热面积的计算公式为： A=Q/(h×ΔT) 其中，A为散热面积，单位为m²；Q为散热功率，单位为W；h为热 对流换热系数，单位为W/(m²·℃)；ΔT为设备的工作温度与环境温度之差，单位为℃。 3.散热器材料选择： 散热器的材料也会影响其散热性能。一般来说，散热器的材料应具有 良好的导热性能和强度。常用的散热器材料有铝、铜、铝合金等。不同的 材料具有不同的热传导系数，选择合适的材料可以提高散热器的散热效果。 4.热传导性能计算：

热传导性能是指散热器材料的导热能力。我们可以通过热阻来衡量热 传导性能。热阻的计算公式为： Rt=L/(k×A) 其中，Rt为热阻，单位为℃/W；L为材料的长度，单位为m；k为材 料的热导率，单位为W/(m·℃)；A为散热器的截面面积，单位为m²。 5.散热器的结构设计： 散热器的结构设计也是散热器设计的重要部分。在结构设计时，需要 考虑到散热面积的最大化和散热器的流体阻力。通常，散热器的散热面积 可以通过增加散热片的数量和密度来实现。而流体阻力则可以通过优化散 热片的形状和间距来降低。 总之，散热器的设计需要考虑到多个因素，包括散热功率、散热面积、材料选择、热传导性能和结构设计等。通过合理的计算和设计，可以达到 提高散热效果的目的。

散热器的选型与计算

散热器的选型与计算 首先，在选型之前需要明确以下几个参数： 1.散热功率：散热器的选型首先需要知道要散热的设备的散热功率。 散热功率是指设备在运行过程中产生的热量，通常以瓦特（W）为单位。 2.散热器的工作环境温度：散热器所处的环境温度对散热器的散热效 果有直接影响，需要在选型时考虑。 接下来，可以根据散热功率和工作环境温度来进行散热器的选型计算。 1.确定散热器的散热面积：散热面积是指散热器能够散热的有效表面积，通常以平方米（㎡）为单位。根据散热功率和设备工作环境温度，可 以通过下面的公式来计算散热面积： 散热面积=散热功率/散热系数/温度差 其中，散热系数是指散热器在给定条件下的散热能力，单位为瓦特/ 平方米/摄氏度（W/㎡/℃）。 2.确定散热器的材料和结构：散热器的材料和结构也会对散热效果产 生影响。常见的散热器材料有铝合金、铜和不锈钢等，其中铝合金是最常 用的材料，因为它的散热性能好且价格相对较低。散热器的结构有多种选择，例如片式散热器、鳍片散热器和壳管式散热器等。 3.确定散热器的尺寸和密度：散热器的尺寸和密度也会对散热效果产 生影响。尺寸的选择需要考虑设备的安装空间和散热面积的要求，密度的 选择需要根据散热强度和散热空间的限制来确定。 最后，选型完成后还需要进行散热器的设计和安装。

1.散热器的设计需要考虑散热器的散热效果、风道的设计和风扇的选择等。设计时可以借助计算机辅助设计（CAD）软件对风道进行流体模拟分析，以提高散热效果。 2.散热器的安装需要考虑散热器与设备之间的接触面和安装方式。接触面直接影响到散热器的散热效果，安装方式需要保证散热器能够有效地散热并且稳固可靠。 总结起来，散热器的选型与计算需要明确散热功率和工作环境温度等参数，并根据这些参数来计算散热面积，然后确定散热器的材料和结构，最后进行散热器的设计和安装。通过合理的选型与计算，可以提高散热器的散热效果，保证设备的运行稳定性。

电气设备发热量的估算及计算方法

高压柜、低压柜、变压器的发热量计算方法 变压器损耗可以在生产厂家技术资料上查到铜耗加铁耗；高压开关柜损耗按每台200W估算；高压电容器柜损耗按3W/kvar估算；低压开关柜损耗按每台300W估算；低压电容器柜损耗按4W/kvar估算.一条n芯电缆损耗功率为：Pr=nI2r/s,其中I为一条电缆的计算负荷电流A,r为电缆运行时平均温度为摄氏50度时电缆芯电阻率Ωmm2/m,铜芯为,铝芯为,S为电缆芯截面mm2；计算多根电缆损耗功率和时,电流I要考虑同期系数. 上面公式中的"2"均为上标,平方. 一、如果变压器无资料可查,可按变压器容量的1~%左右估算； 二、高、低压屏的单台损耗取值200~300W,指标稍高尤其是高压柜； 三、除设备散热外,还应考虑通过围护结构传入的太阳辐射热. 主要电气设备发热量 电气设备发热量 继电器小型继电器 ~1W 中型继电器 1~3W励磁线圈工作时8~16W 功率继电器 8~16W 灯全电压式带变压器灯的W数 带电阻器灯的W数+约10W

控制盘电磁控制盘依据继电器的台数,约300W 程序盘 主回路盘低压控制中心 100~500W 高压控制中心 100~500W 高压配电盘 100~500W 变压器变压器输出kW1／效率-1 KW 电力变换装置半导体盘输出kW1／效率-1 KW 照明灯白炽灯灯W数 放电灯灯W数 假设变压器为1000KVA,其有功输出为680KW,则其效率大致为680/850=,根据上述计算损耗的公式,该变压器的损耗为6801/=170KW 变压器的热损失计算公式: △Pb=Pbk+ △Pb-变压器的热损失kW Pbk-变压器的空载损耗kW Pbd-变压器的短路损耗kW

电力变压器的温升计算与散热设计

电力变压器的温升计算与散热设计电力变压器作为电力系统中至关重要的设备之一，其正常运行需要 保持温度稳定，以确保设备性能和寿命。本文将介绍电力变压器的温 升计算方法以及散热设计原则，以帮助读者更好地理解和应用于实际 工程。 一、电力变压器的温升计算 电力变压器的温升计算主要基于电流密度和导热方程进行。下面将 分别介绍电流密度的计算和导热方程的应用。 1. 电流密度的计算 电流密度是电力变压器温升计算的重要参数之一。其计算公式如下：电流密度 = 传导电流 / 导体横截面积 传导电流是指变压器中通过导体的电流总量，可以通过电压和线路 电阻计算得到。导体横截面积可以由导线的材料、尺寸等参数确定。 2. 导热方程的应用 导热方程是电力变压器温度分布计算的基础，其计算公式如下： Q = k × A × ΔT / L Q：单位时间内传导的热量 k：导热系数 A：导热面积

ΔT：温度差 L：热传导路径长度 通过导热方程，可以计算出变压器各部分的温度分布情况，有效指导散热设计。 二、电力变压器的散热设计 电力变压器的散热设计是为了确保设备的温度稳定在安全范围内，以提高设备的可靠性和寿命。以下是几个常见的散热设计原则。 1. 合理的散热结构设计 变压器的散热结构设计应充分考虑热量传递和热量分配情况。通常采用散热片、散热器、风扇等结构，在保证散热效果的同时要尽量减小设备的体积和噪音。 2. 散热介质的选择 散热介质的选择对于电力变压器的散热效果至关重要。常见的散热介质包括风、水和油。根据具体情况选择合适的散热介质，并确保散热介质的流通和更替。 3. 散热性能的检测和监控 对于电力变压器的散热性能应定期进行检测和监控，及时发现散热问题并采取相应的措施。可以使用红外热像仪等设备对变压器进行温度检测，确保设备的正常运行。 三、总结

电机水冷系统设计与散热计算

螺旋形电机水冷系统设计与散热计算 孙利云 四川建筑职业技术学院四川德阳 618000 摘要：本文从传热基本理论出发，针对表面冷却中小型电机体积小，功率大，能量密度高的特点，给出了电机水冷螺旋型结构的详细计算过程，为电机冷却设计提供参考方案。 关键词：水冷，散热，螺旋型 1.引言 现代工业的发展对电机性能要求越来越高。电机热损耗问题制约着大容量电机设计发展。 根据冷却介质是否通过电机内部，电机冷却方式分为内部冷却和表面冷却[1]。中小型电机由于体积的限制，常采用表面冷却的方式。按冷却介质的不同，可以把电机分为分为空气冷却和液体（水或油）冷却。空气冷却，运行成本低，摩擦损耗大，散热效率低，常用在能量密度低，发热较低的电机结构中。水冷电机，运行成本高，摩擦损耗小，散热效率高，常用在能量密度高，发热量大的电机结构中。 水冷技术应用于电机散热具有很好的冷却效果。电机水冷结构设计的核心任务是电机散热计算，使得电机损耗生热与冷却介质带走的热量达到平衡，从而控制电机温升再允许范围内。此外，冷却介质流速是散热能力重要影响因素之一。冷却介质的流速与压头及流经管道阻力有关。压头由水循环系统的泵产生。流经管道阻力取决于冷却结构的具体形式。螺旋型结构是指水槽在壳体中成螺旋型分布以往的设计过程[2]是首先设计好水槽的机构尺寸，设定入水口温度、水槽温度、水流速度等参数，计算出水口温度，进而校核冷却系统的散热情况。这种方法，把设计的散热方案的散热功率作为计算结果，与实际需求的散热功率对比。设计方案的散热能力高于实际需要的散热能力，则视为方案可行；反之，方案失败。修改预先设计的水槽尺寸并重新计算直到满足散热条件。散热能力在设计之初是未知的，计算之后才能知道其散热能力。本文采用另一种方法，对散热结构进行设计。 2.水冷计算 2.1结构设计 电机的基本结构尺寸如图1所示，水套外径200mm，水套截面尺寸为宽24mm，高4mm ， 图1 1.转子 2.定子 3.外壳 4.水套 电机的功率为7.5KW。经过电磁计算，电机总的损耗为 KW P137 .1 = 损 （1）设所有损耗都转化为热能，在电机稳定运行过程中，热能被水带走。因此实际需要的散热功率为 KW P P137 .1 = = 损 散 （2）冷却水相关参数见表1， 表1 水的相关物理参数 名称单位符号数值 流量 min L Q10

电气设备发热量的估算及计算方法

电气设备发热量的估算及计算方法 电气设备的发热量估算及计算方法: 1.电源参数： 首先，我们需要确定电源参数，包括电压和电流。大部分电气设备都 会在设备本身或产品说明书上标明。 2.功率计算： 根据电源参数，可以计算出设备的功率。功率的单位是瓦特(W)。功 率的计算公式是功率=电压×电流。 3.储能计算： 电气设备在工作时，会产生一定程度的能量损失，这部分能量会转化 为热能。根据设备的功率，可以计算出设备的能量损失。能量损失的计算 公式是能量损失=功率×时间。其中，时间的单位可以是小时、分钟或秒。 4.热量传输计算： 设备产生的热量会通过传导、对流和辐射等方式传输到周围环境中。 因此，我们需要考虑设备周围的温度和散热条件。如果设备有外壳，我们 还需要考虑外壳的散热特性和面积。 -传导热量计算： 传导热量是通过物体直接接触而传输的热量。传导热量主要通过材料 的导热性质来计算。公式为Q=λ×A×ΔT/δx，其中Q表示传导热量， λ表示导热系数，A表示传导面积，ΔT表示温度差，δx表示传导路径 的长度。

-对流热量计算： 对流热量是通过流体（如气体或液体）介质的对流传输而产生的热量。对流热量的计算比较复杂，需要考虑流体的速度、密度、粘度和传热系数 等因素。公式为Q=hc×A×ΔT，其中Q表示对流热量，hc表示对流传热 系数，A表示传热面积，ΔT表示温度差。 -辐射热量计算： 辐射热量是通过辐射方式传输的热量，主要是通过热辐射和光辐射来 计算。辐射热量的计算公式为Q=εσA(T^4-T0^4)，其中Q表示辐射热量，ε表示发射率，σ表示斯特藩-玻尔兹曼常数，A表示辐射面积，T表示 物体温度，T0表示周围环境温度。 5.散热设计： 通过计算出设备产生的热量，我们可以进行散热设计。散热设计包括 散热方式、散热器材料和散热器大小等。通过合适的散热设计，可以确保 设备在工作时能够保持正常的温度。 总结： 电气设备的发热量估算及计算方法包括电源参数的确定、功率计算、 能量损失计算和热量传输计算等。通过合适的散热设计，可以确保设备的 温度在正常范围内。需要注意的是，不同的电气设备可能有不同的发热特性，因此在计算和设计时需要结合具体情况进行。

两种散热方式设计原理及计算

两种散热方式设计原理及计算 2008-3-10 15:10:00 推荐 一、自冷式热设计原理及计算 在自然对流和辐射情况下，平板散热器垂直安装，型材散热器沟道应该是垂直的。叶片的表面应该涂漆或处理以使其有良好的辐射率，例如铝应该进行氧化处理。 至于强制对流下的散热器，其放置方向并没有硬性的规定，当然仍然是要使冷却空气能通过散热器叶片之间的沟道自由流动为原则。 (一)自冷式热设计公式 由于散热器装上后会使热阻大大减小，而热量总是趋向于向热阻最小的方向流动，因此当电源模块装上散热器后，可以认为，电源模块产生的热量基本上都是通过散热器而散发出去的。只有很少(小于10％)的热量是从电源模块的外壳底板与侧面壁通过热交换而散发出去的。由前面几节的公式我们能求出电源模块所消耗的热量Pd及模块外壳与周围流体(空气)的温差△T。这样散热器所需要的热阻Rth为 下面的任务就是查散热器的产品目录或手册，从中找出与电源模块基板尺寸相当的、在合适环境温度及自然对流与辐射下的热阻值小于Rth的散热器即可。 (二)常用散热器热阻 常用的散热器有平板散热器、型材散热器和叉指形散热器等。又指形散热器由于散热叉指之问的“烟囱效应”利于热对流，所以在相同热阻下，叉指形散热器比其他散热器体积小、重量轻。国产的叉指形散热器型号为SRZ系列。国产的型材散热器型号为XC系列、DXC系列、XSF系列等。表10—3和表10—4分别为国产型材散热器和国产叉指形散热器的型号及其对应的热阻阻值表。

从表10—3和表10—4可见，散热器到环境的热阻随加到散热器上的耗散功率Pd值的增大而略有下降。这是因为当加于散热器上的耗散功率Pd增大时，散热器上的温升△T也随之增大。散热器和环境之间的温差一旦增大，散热器的辐射散热和对流散热的散热能力增强，所以其热阻呈现略有下降的趋势。 如手头一时无型材散热器、叉指形散热器而准备采用铝平板作为散热器时，可查图10—5、图10—6散热器的热阻曲线图，从中选择符合要求的铝平板散热器的尺寸。

风冷散热的设计及计算

风冷散热的设计及计算 风冷散热是一种常用的散热方式，适用于许多领域，包括电子设备、 汽车、建筑等。下面将介绍风冷散热的设计原则和计算方法。 1.散热面积：散热表面积需要足够大，以便能够充分散热。通常情况下，散热面积和散热功率呈正比关系。 2.空气流通：为了有效散热，空气需要顺畅地流过散热器表面。因此，在设计中需要合理安排通风孔或风扇等设备，以提供足够的空气流通。 3.材料选择：散热器的材料需要具有良好的热传导性能，以便快速将 热量传递给空气。此外，材料还需要具备一定的耐腐蚀性和机械强度，以 适应不同环境下的使用。 4.散热速率：散热速率是散热器的重要参数之一，它可以通过计算得到。通常，散热速率越高，散热器的散热效果越好。 1.热传导计算： 热传导计算主要用于确定散热器材料的尺寸和选择。根据Fourier定律，传热速率与材料的热导率、传热面积和温度差之积成正比关系。因此，传热速率可以用如下公式表示： Q=k×A×(T1-T2)/L 其中，Q为传热速率，k为材料的热导率，A为传热面积，T1和T2分 别为散热器的热源温度和周围环境温度，L为热传导路径的长度。 2.对流传热计算：

对流传热计算主要用于确定散热器表面与空气之间的传热速率。根据牛顿冷却定律，对流传热速率与传热系数、表面积和温度差之积成正比关系。因此，传热速率可以用如下公式表示： Q=h×A×(T1-T2) 其中，Q为传热速率，h为传热系数，A为传热面积，T1和T2分别为散热器表面温度和空气温度。 以上是风冷散热的设计原则和计算方法的简要介绍，仅作为参考。实际的设计过程需要根据具体的应用需求和环境条件进行综合考虑。同时，还需注意散热器的安装方式和维护保养，以确保其正常运行和提供有效的散热效果。

散热与风量的计算

散热与风量的计算 散热与风量的计算一直是工程设计和维修中的重要内容之一、在许多领域，如建筑、机械、电子等，散热问题都会成为制约因素。为了保证设备或系统的正常运行，需要合理计算散热和相应的风量。本文将重点介绍散热与风量的计算方法及其应用。 一、散热的基本原理 散热是指将机械、设备或系统中产生的过多热量转移到周围环境中，从而使温度保持在合适的范围内，保证设备的正常运行。散热的基本原理是通过热传导、热对流和热辐射等方式来传递热量。 热传导是指热量在物体内部由高温区传导到低温区。其计算公式为：Q=k*A*ΔT/d 其中，Q表示通过传导方式散热的热量，k表示材料的导热系数，A 表示传热面积，ΔT表示温度差，d表示传热距离。 热对流是指通过流体运动来传递热量。其计算公式为： Q=h*A*ΔT 其中，Q表示通过对流方式散热的热量，h表示传热系数，A表示传热面积，ΔT表示温度差。 热辐射是指物体表面通过电磁波辐射传递热量。其计算公式为： Q=ε*σ*A*(T_1^4-T_2^4)

其中，Q表示通过辐射方式散热的热量，ε表示发射率，σ表示斯特藩-玻尔兹曼常数，A表示辐射面积，T_1和T_2表示物体表面和周围环境的温度。 二、散热的计算方法 1.散热需要考虑到各种传热方式的影响，因此需要根据具体情况综合计算。首先需要了解设备或系统的功率和工作状态，以及散热方式（如空气散热、水冷散热等）和散热条件（如环境温度、湿度等）。 2.对于空气散热，可以根据空气对流的原理计算出所需要的通风量。通风量的计算公式为： Q=m*c*ΔT V = Q / ρ * cp * ΔT 其中，Q表示散热功率，m表示空气质量流量，c表示空气比热容，ΔT表示温度差，V表示通风量，ρ表示空气密度，cp表示空气定压比热容。 通过计算得出的通风量即为所需的风量，可以根据风速和设备的散热形式选择对应的通风装置。 3.对于水冷散热，通常需要计算出所需的冷却水流量。冷却水流量的计算公式为： Q=m*c*ΔT=m*L m=Q/(c*ΔT)

风冷散热的设计及计算

风冷散热的设计及计算 风冷散热原理： 散热片的核心是同散热片底座紧密接触的，因此芯片表面发出的热量就会通过热传导传到散热片上，再由风扇转动所造成的气流将热量“吹走”，如此循环，便是处理器散热的简单过程。 散热片材料的比较： 现在市面上的散热风扇所使用的散热片材料一般都是铝合金，只有极少数是使用其他材料。学过物理的人应该都知道铝导热性并不是最好的，从效果来看最好的应该是银，接下来是纯铜，紧接着才会是铝。但是前两种材料的价格比较贵，如果用来作散热片成本不好控制。使用铝业也有很多优点，比如重量比较轻，可塑性比较好。因此兼顾导热性和其他方面使用铝就成为了主要的散热材料。不过我们使用的散热片没有百分之百纯铝的产品，因为纯铝太过柔软，如果想做成散热片一般都会加入少量的其他金属，成为铝合金(得到更好的硬度)。 风扇： 单是有了一个好的散热片，而不加风扇，就算表面积再大，也没有用！因为无法同空气进行完全的流通，散热效果肯定会大打折扣。从这个来看，风扇的效果有时甚至比散热片还重要。假如没有好的风扇，则散热片表面积大的特点便无法充分展现出来。挑选风扇的宗旨就是，风扇吹出来的风越强劲越好。风扇吹出来的风力越强，空气流动的速度越快，散热效果同样也就越好。要判断风扇是否够强劲，转速是一个重要的依据。转速越快，风就越强，简单看功率的大小。 轴承： 市面上用的轴承一般有两种，滚珠轴承和含油轴承，滚珠轴承比含油轴承好，声音小、寿命长。但是滚珠轴承的设计比较难，其中一个工艺是预压，是指将滚珠固定到轴承套中的过程，这要求滚珠与轴承套表面结合紧密，没有间隙，以使钢珠磨损度最小。通常在国内厂家轴承制造中，预压前上下轴承套是正对的，因为钢珠尺寸与轴承套尺寸肯定会存在一定误差，所以在预压受力后，滚珠同轴承套之间总有5—10微米的间隙，就是这个间隙，使得轴承的老化磨损程度大大增加，使用寿命缩短。同样过程，在NSK公司的轴承制造中，预压时上下轴承套