ניהול תרמי של אספקת חשמל

ספק הכוח יפיק חום במהלך הפעולה, ועליית הטמפרטורה המתמשכת תגרום לשינויים בביצועים, שעלולים להוביל בסופו של דבר לכשל במערכת; בנוסף, חום גם יקצר את חיי השירות של הרכיבים וישפיע על האמינות לטווח ארוך. לכן, ניהול חשמל כרוך גם בניהול תרמי.

ניהול תרמי עוקב אחר העקרונות הבסיסיים של הפיזיקה. ישנן שלוש דרכים להולכת חום: קרינה, הולכה והסעה. עבור רוב המערכות האלקטרוניות, הקירור הנדרש הוא לתת לחום לעזוב את מקור החום בהולכה, ולאחר מכן להעביר אותו למקומות אחרים בהסעה.

בתכנון תרמי, יש צורך לשלב חומרות שונות לניהול תרמי כדי לממש ביעילות את ההולכה וההסעה הנדרשים. ישנם שלושה אלמנטים מקרינים הנפוצים ביותר: גוף קירור, צינור חום ומאוורר. גוף קירור וצינור חום הם מערכות קירור פסיביות ללא אספקת חשמל, בעוד המאוורר הוא מערכת קירור אוויר כפוי אקטיבי.

פתרון לגוף קירור:

גוף הקירור הוא מבנה אלומיניום או נחושת, אשר יכול לקבל חום ממקור החום באמצעות הולכה ולהעביר את החום לזרימת האוויר (במקרים מסוימים, למים או לנוזלים אחרים) כדי לממש הסעה. ישנם סוגים רבים של גופי קירור, כגון כיור הטבעה, גוף קירור שחול, גוף קירור עם סנפיר מחולק, גוף קירור סנפיר תיקיות, גוף קירור סנפיר הלחמה וכו'.

לגוף הקירור אין חלקים נעים, עלות פעולה נמוכה יותר, מצב כשל נמוך. ברגע שהרדיאטור מחובר למקור החום, כשהאוויר החם עולה, תתרחש הסעה באופן טבעי, שתתחיל ותמשיך ליצור זרימת אוויר. אבל לגוף הקירור שמעביר חום גדול יש נפח גדול, יהיה לו עלות גבוהה ומשקל כבד, והוא חייב להיות ממוקם נכון, מה שישפיע או יגביל את הפריסה הפיזית של המעגל.

פתרון HeatPipe:

מקור החום הופך את נוזל העבודה לאדים בצינור החום, והקיטור מעביר חום לקצה הקר יותר של צינור החום. בקצה זה, האדים מתעבים לנוזל ומשחררים חום, בעוד הנוזל חוזר לקצה החם יותר. תהליך המעבר של מורפולוגיה של גז-נוזל הוא רציף ומופעל רק על ידי הפרש הטמפרטורה בין הקצה הקר לקצה החם. חיבור גוף קירור או מכשיר קירור אחר בקצה הקר יכול לפתור את בעיית פיזור החום של נקודות חמות מקומיות עם זרימת אוויר חסומה.

פתרון מאוורר:

במקרים רבים, במיוחד כאשר נתיב זרימת האוויר מעוקל, אנכי או חסום, הם בדרך כלל הדרך היחידה להשיג זרימת אוויר מספקת. הפרמטר המרכזי המגדיר את קיבולת המאוורר הוא אורך היחידה או זרימת נפח יחידת האוויר לדקה. עם זאת, גודל פיזי הוא בעיה: מאוורר גדול עם מהירות נמוכה יכול לייצר את אותה זרימת אוויר כמו מאוורר קטן עם מהירות גבוהה, כך שיש פשרה בין גודל למהירות. בשילוב עם מודול גוף קירור תמיד יספק ביצועים תרמיים טובים ביישומים רבים.

ניהול תרמי יכול להפחית את הטמפרטורה של הרכיבים והסביבה הפנימית באספקת החשמל, להאריך את חיי השירות של המוצרים ולשפר את האמינות. זה כרוך בפשרות של גודל, כוח, יעילות, משקל, אמינות ועלות. יש להעריך את סדרי העדיפויות והאילוצים של הפרויקט בעת ביצוע התכנון התרמי.