λр – коэффициент теплопроводности материала радиатора (для алюминия λр = 208 Вт/м·К).
;
;
К.
Уточненная площадь основания радиатора [3], м2:
; (3.22)
м2.
Имеем размеры основания радиатора: Spo = L1·L2, т. к. высота радиатора ограничена габаритом корпуса указанным в техническом задании (120 мм), то ее значение не может быть больше указанной величины. Принимаем L1 = 0,12 м. Следовательно, L2 = Spo/ L1 = 0,0045/0,12 = 0,037 м. Имеем общую длину радиатора для шести транзисторов 0,037×6 = 0,22 м.
3.4 Расчет теплового режима
Исходные данные.
Длина блока L1,м - 0,25;
Ширина блока L2, м – 0,16,;
Высота блока L3,м - 0,12;
Коэффициент заполнения Kз - 0,02;
Мощность расеиваемая в блоке Pз, Вт – 45;
Давление среды H1i=H2i, мм.рт.ст - 800;
Мощность рассеевания тепловыделяющего элемента (силовой транзистор) Pэл., Вт - 15;
Максимально допустимая температура тепловыделяющего элемента (силовой транзистор) Тэ.эл1., К – 423;
Максимально допустимая температура элемента (DD1) Тэ.эл2., К – 358;
Максимально допустимая температура для материала корпуса Тк1, К - 723;
Температура среды Тв., К – 318.
Рассчитывается поверхность корпуса блока:
м2, (3.23) где и - горизонтальные размеры корпуса аппарата, м.
- вертикальный размер, м.
м2.
Определяется условная поверхность нагретой зоны:
м2, (3.24)
где - коэффициент заполнения корпуса аппарата по объему,
Определяется удельная мощность корпуса блока:
Вт/ м2 , (3.25)
где Р - мощность, рассеиваемая в блоке, Вт.
Вт/ м2
Определяется удельная мощность нагретой зоны:
Вт/ м2, (3.26)
Вт/ м2.
Находится коэффициент в зависимости от удельной мощности корпуса блока:
, (3.27)
Находится коэффициент в зависимости от удельной мощности нагретой зоны:
, (3.28)
Находится коэффициент в зависимости от давления среды вне корпуса блока :
, (3.29)
где - давление окружающей среды в Па.
.
Находится коэффициент в зависимости от давления среды внутри корпуса блока :
, (3.30)
где - давление внутри корпуса аппарата в Па.
.
Определяется перегрев корпуса блока:
K, (3.31)
К.
Рассчитывается перегрев нагретой зоны:
К, (3.32)
К.
Определяется средний перегрев воздуха в блоке:
К, (3.33)
К.
Определяется удельная мощность теплонагруженного элемента:
Вт/, (3.34)
где - мощность, рассеиваемая теплонагруженным элементом (узлом), температуру которого требуется определить, Вт;
- площадь поверхности элемента (вместе с радиатором), омываемая воздухом, . = 0,04 м2.
Вт/ м2.
Рассчитывается перегрев поверхности элемента:
К, (3.35)
К.
Рассчитывается перегрев среды, окружающей элемент:
К, (3.36)
К.
Определяется температура корпуса блока:
K, (3.37)
где - температура среды, окружающей блок , К.
К.
Определяется температура нагретой зоны:
, K, (3.38)
.
Находится температура поверхности элемента:
К, (3.39)
К.
Находится средняя температура воздуха в блоке:
K, (3.40)
К.
Находится температура среды, окружающей тепловыделяющий элемент:
К, (3.41)
К.
При сравнении расчётных данных с необходимыми условиями: Тэ.эл 1> Тэ.эл2 > Т в (423>358 >354,5 K),
Тэ.эл 1 > Т эс(423 >351,5 K),
Тэ.эл 1 > Т з (423 >368 K),
Тк1 > Tк (723>341 К).
Подтверждено, что тепловой режим блока собюдается.
3.5 Расчет надежности
Исходными данными для данного расчета является схема электрическая принципиальная устройства «Преобразователь частоты» ПАЛ.437293.001.Э3, а также перечень элементов.
Время наработки на отказ tз = 5000 ч.
Коэффициенты электрической нагрузки элементов РЭУ:
Активные: 0,6
Резисторы: 0,7
Конденсаторы: 0,8
Другие: 0,8
Средняя температура эксплуатации - 25° С.
Условия эксплуатации – стационарные.
Относительная влажность – до 75%.
Атмосферное давление – от 84 до 107 кПа
В данном расчете учитываются электрический режим и условия эксплуатации элементов, кроме того, принимаются во внимание конструктивные элементы устройства.
1. Используя справочные данные [11], определены поправочные коэффициенты (учитывающие влияние температуры и коэффициента нагрузки-α1,2; влияние механических воздействий- α3; влияние относительной влажности- α4; влияние атмосферного давления- α5; вносим их в таблицу. Суммарный поправочный коэффициент:
αΣ = α1,2 ∙ α3∙ α4 ∙ α5, (3.42)
Результаты расчета занесены в таблицу 3.1.
Таблица 3.1 – Суммарный поправочный коэффициент
|
Элемент |
Коэффициенты |
αΣ |
|||
|
α1,2 |
α3 |
α4 |
α5 |
||
|
Конденсатор |
0,45 |
1,07 |
1 |
1 |
0,4815 |
|
Конденсатор электролитический полярный |
1 |
1,07 |
1 |
1 |
1,07 |
|
Стабилизатор напряжения |
0,6 |
1,07 |
1 |
1 |
0,642 |
|
Микросхема |
0,8 |
1,07 |
1 |
1 |
0,856 |
|
Предохранитель |
0,8 |
1,07 |
1 |
1 |
0,856 |
|
Индикатор сегментный |
0,8 |
1,07 |
1 |
1 |
0,856 |
|
Реле |
0,7 |
1,07 |
1 |
1 |
0,749 |
|
Резистор постоянный |
0,5 |
1,07 |
1 |
1 |
0,535 |
|
Резистор переменный |
0,45 |
1,07 |
1 |
1 |
0,4815 |
|
Тактовый переключатель |
0,7 |
1,07 |
1 |
1 |
0,749 |
|
Трансформатор |
0,8 |
1,07 |
1 |
1 |
0,856 |
|
Диод, диодный мост, светодиод |
0,8 |
1,07 |
1 |
1 |
0,856 |
|
Транзистор |
0,8 |
1,07 |
1 |
1 |
0,856 |
|
Разъем, клемная колодка |
0,7 |
1,07 |
1 |
1 |
0,749 |
|
Резонатор |
0,8 |
1,07 |
1 |
1 |
0,856 |
|
Провод монтажный |
0,6 |
1,07 |
1 |
1 |
0,642 |
|
Соединение пайкой |
0,4 |
1,07 |
1 |
1 |
0,428 |
|
Плата печатная |
0,5 |
1,07 |
1 |
1 |
0,535 |
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21
