，可以放置在隔爆腔內(nèi)，變頻器產(chǎn)生的熱量通過(guò)防爆金屬外殼傳導(dǎo)出箱外
；由于傳導(dǎo)速度緩慢
，一般還需對(duì)變頻器降容使用，降低其發(fā)熱量，且適當(dāng)放大隔爆腔體
，從而增大隔爆外殼的散熱面積
；對(duì)于大功率的變頻器而言，因加工精度和爆炸能量的限制
，隔爆腔不能過(guò)于龐大
，而且靠殼體自然散熱無(wú)法將不斷產(chǎn)生的熱量帶出，這樣一來(lái)
，就必須尋求其他的方式同時(shí)達(dá)到散熱和隔爆的效果
。大功率的變頻器根據(jù)防爆型式的不同一般選擇以下兩種散熱方式：熱管和正壓通風(fēng)。
3.2.1 熱管散熱
熱管是具有極高效能的傳熱元件
，典型的熱管一般由管殼
、吸液芯和端蓋構(gòu)成；其工作原理是：將管內(nèi)抽成1.3×(0.1～0.0001)Pa的負(fù)壓后充以適量的工作液體
，這種液體沸點(diǎn)低
，容易揮發(fā)。管壁有吸液芯
，其由毛細(xì)多孔材料構(gòu)成
。管的一端為冷凝段(冷卻段)，另一端為蒸發(fā)段(加熱段)
，根據(jù)應(yīng)用需要在兩段中間加入絕熱段
。當(dāng)熱管的一端受熱時(shí)毛紉芯的液體蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向另一端放出熱量凝結(jié)成液體
，液體再沿多空材料靠毛細(xì)力的作用流回蒸發(fā)段
。如此往復(fù)，不斷的將熱量從蒸發(fā)段傳至冷凝段
。絕熱段作用除了為流體提高通道外
，還起著把蒸汽段和冷凝段隔開(kāi)的作用，并使管內(nèi)工質(zhì)不與外界進(jìn)行熱量傳遞
。
根據(jù)上面變頻器的熱量能耗分析：90%的發(fā)熱量來(lái)源于主回路的整流和逆變部分
，我們將此部分(主要指絕緣柵雙極晶體管，簡(jiǎn)稱IGBT模塊)單獨(dú)安裝在基板內(nèi)表面上(基板材質(zhì)可以為銅或者鋁型材
，銅的導(dǎo)熱性優(yōu)于鋁
，但成本高)，在安裝固定這些功率器件時(shí)
，需在基板和發(fā)熱元件之間直接加導(dǎo)熱硅膠
，保證其之間的導(dǎo)熱性能。蒸發(fā)段以壓裝方式裝入銅或鋁材制成的基座內(nèi)
，冷凝段壓裝鋁質(zhì)散熱片
，形成熱管散熱器。在隔爆腔后壁開(kāi)一個(gè)矩形口，并焊接隔爆法蘭面
，與基板四周相匹配
，并滿足防爆接合面的表面粗糙度Ra不超過(guò)6.3μm，其接合面的寬度和間隙均需達(dá)到或高于GB 3836.2—2010標(biāo)準(zhǔn)
。隔爆面四周用螺絲緊固
。安裝方式。
這樣變頻器在工作中產(chǎn)生的主要熱量
，通過(guò)防爆腔后壁的基板直接傳導(dǎo)到熱管上
，并通過(guò)散熱片迅速散發(fā)到隔爆腔外的空氣中，保證箱體內(nèi)部的溫升在變頻器的允許范圍之內(nèi)
。如果現(xiàn)場(chǎng)危險(xiǎn)環(huán)境密閉
，空氣流動(dòng)性差，為了加速熱管和散熱片上的熱量散發(fā)
，可以在熱管的正下方配一個(gè)防爆風(fēng)機(jī)
，這樣散熱效果更佳。
那么變頻器放置在隔爆殼體內(nèi)
，多大功率以下的可以采用自然散熱
。
對(duì)于自然散熱，目前的廠家一般按照某公司提供的經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算的
。
Q=KA△T
(1)
式中
，Q—柜體表面積發(fā)散的熱量，W
；K—熱傳導(dǎo)系數(shù)
，W/ m2K，其值根據(jù)柜體材質(zhì)不同而不同
，一般來(lái)說(shuō)，鋼板為5.5
，鋁板為1.1
，塑料為0.3。A—柜體實(shí)際散熱面積
，m2
，柜體的安裝方式對(duì)柜體的散熱有較大影響，某公司提供了如下幾種典型安裝方式的散熱面積計(jì)算方法
。
(1)單個(gè)柜體
，四周有空：A=1.8×高×(寬+深)+1.4×寬×深
(2)單個(gè)柜體，用于壁裝：A=1.4×寬×(高+深)+1.8×深×高
(3)起始或終端柜體
，四周有空：A=1.4×寬×(高+深)+1.8×寬×高
(4)起始或終端柜體
，四周有空：A=1.4×高×(寬+深)+1.4×寬×深
(5)位于中間的柜體，四周有空：A=1.8×寬×高+1.4×寬×深+深×高
(6)位于中間的柜體，用于壁裝：A=1.4×寬×(高+深)+深×高
(7)位于中間的柜體
，用于壁裝
，頂部覆蓋：A=1.4×寬×高+0.7×寬×深+深×高
△T—柜內(nèi)外的溫差，柜體內(nèi)部的溫度減去柜體外面的溫度(即現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度)
。
按照GB 3836.2—2010對(duì)隔爆殼體的要求
，鋼制的隔爆型殼體的尺寸的上限最大為1.2米(寬)×1.2米(高)×0.6米(深)。若將某一變頻器置于此腔體內(nèi)
，同時(shí)假設(shè)此柜體位于中間且四周都有空
，根據(jù)某公司提供的典型散熱面積的計(jì)算方法(7)，那么此柜體的散熱面積大約為4.32m2
；若現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境溫度為：25℃(變頻器工作環(huán)境是-10℃～+50℃之間)
。
那么根據(jù)式(1),此鋼制柜體的最大能散發(fā)的熱量為5.5×4.32×(50-25)=594W。
如果隔爆腔不考慮其它發(fā)熱元件引起的溫升
，變頻器的發(fā)熱量就不能超過(guò)594W
。否則就超過(guò)了變頻器的最高工作環(huán)境溫度。相同功率的變頻器
，不同的廠家生產(chǎn)的體積和發(fā)熱量均有所不同
。如果僅考慮通過(guò)隔爆柜體的表面自然散熱，1.2米(寬)×1.2米(高)×0.6米(深)的隔爆腔體就只能放置18.5kW及以下的變頻器
。
但如果采用熱管散熱處理
，就可以將變頻器產(chǎn)生的90%的熱量全部帶出柜外(實(shí)際會(huì)有小部分熱量留在腔內(nèi))；那么該隔爆腔就能放置產(chǎn)生594W÷10%=5940W發(fā)熱量的變頻器
，大概可以得出變頻器的功率為5940W÷5%=118.8kW
。換句話說(shuō)，采用隔爆型熱管散熱的方法
，可以放置到110kW及以下的變頻器
。按照以上的計(jì)算方法進(jìn)行推算，如果增大隔爆腔尺寸
，所放置的變頻器的功率還可增大
。但在正常情況下，考慮到隔爆殼體的耐壓和加工精度必須滿足防爆標(biāo)準(zhǔn)
，隔爆腔的外形也不宜大于上面描述的尺寸
。
3.2.2 正壓通風(fēng)散熱
采用介質(zhì)隔離點(diǎn)燃源達(dá)到電器防爆的目的，是正壓通風(fēng)防爆柜的防爆原理
。隔離介質(zhì)可以用壓縮空氣罐
、壓縮機(jī)或鼓風(fēng)機(jī)等供氣，保護(hù)氣源壓力在0.2～0.8MPa均可
，氣體類型為潔凈空氣或惰性氣體
；在通電使用之前
，需首先進(jìn)行換氣操作程序，將箱內(nèi)原有的防爆性氣體得到的稀釋程度到達(dá)安全界限以下
。在換氣時(shí)
，需將進(jìn)、出氣閥開(kāi)至最大
，達(dá)到充分置換目的
，換氣量需不少于正壓腔凈容量的5倍，箱內(nèi)的爆炸性氣體溶度可降低至安全界限以下
。在正壓時(shí)
，腔內(nèi)每一部位相對(duì)外部大氣壓應(yīng)保持的最低壓力：對(duì)于“Px”型為50Pa，對(duì)于“Pz”型為25Pa (制造廠應(yīng)規(guī)定腔內(nèi)最低和最高正壓值
，但不低于GB標(biāo)準(zhǔn))
。簡(jiǎn)易管路連接。
正壓通風(fēng)型防爆柜為不間斷連續(xù)供風(fēng)
，當(dāng)變頻器安裝在正壓柜內(nèi)運(yùn)行
，所產(chǎn)生的熱量將連續(xù)不斷的被帶出柜外。如果變頻器功率較大
，相應(yīng)的發(fā)熱量也大
，可適當(dāng)?shù)脑龃蟪鰵忾y的開(kāi)度，增加氣體流動(dòng)量
，如果面板上儀表顯示壓力低于最低設(shè)定氣壓
，再緩慢增大進(jìn)氣閥的開(kāi)度，使腔內(nèi)壓力維持在一個(gè)合理范圍
。這時(shí)正壓柜處于一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)
，不停的帶走變頻器工作時(shí)所產(chǎn)生的熱量，正壓腔內(nèi)的溫度也就不會(huì)升高
，保證變頻器安全可靠運(yùn)行
。
一臺(tái)正壓柜到底需要提供多大流量的壓縮氣源，主要看整個(gè)正壓柜內(nèi)發(fā)熱量的大小
，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式
，如果柜內(nèi)需排出1kW功耗產(chǎn)生的熱量，要求的排風(fēng)量是360m3/h
。這樣就可以根據(jù)柜內(nèi)變頻器的發(fā)熱量，大致計(jì)算出所需壓縮氣源的最小流量
。理論上講
，不管柜內(nèi)產(chǎn)生多少發(fā)熱量，這要排氣量達(dá)到這一標(biāo)準(zhǔn)
，變頻器就可以安全可靠的運(yùn)行
。
4 對(duì)比分析
隔爆型和正壓通風(fēng)型防爆變頻柜在爆炸性危險(xiǎn)場(chǎng)所使用具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)
，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。
(1)相對(duì)于隔爆型防爆結(jié)構(gòu)
，正壓通風(fēng)型變頻柜更容易設(shè)計(jì)制造
；但隔爆型變頻柜安裝維護(hù)簡(jiǎn)便，適合使用的危險(xiǎn)區(qū)域多
。
(2)正壓通風(fēng)柜現(xiàn)場(chǎng)必須提供連續(xù)不斷的壓縮氣源
，使用場(chǎng)所有一定的局限性，在不具備氣源的場(chǎng)所其運(yùn)行成本較高
。
(3)對(duì)于大功率的變頻器
，正壓通風(fēng)柜的散熱性能好，優(yōu)于隔爆型柜體
。
(4)外觀上來(lái)看
，正壓通風(fēng)柜要比隔爆型柜體更加美觀和輕便，遠(yuǎn)距離運(yùn)輸成本低
。
5 結(jié)語(yǔ)
本文分析了目前防爆變頻器兩種主要的防爆處理方式
，并比較了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展
，通過(guò)不斷的研究
，在滿足國(guó)家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的防爆要求的前提下，一定會(huì)研制出成本更低
