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实用新型充气柜降温解决方案
发表时间:2026-03-13     阅读次数:12

开关柜热管理主要是指包括开关柜内部的元器件、发热源的发热,热量的传递。热能传递包括传导、对流、辐射,开关柜的传导主要是热量从高热点沿着母线向低温点传递;对流是开关内部气流从高温向低温流动,包括自然冷却和强制风冷;辐射是热量向金属板传递。


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本实用新型专利用于气体绝缘开关柜,以及IP54等高防护等级开关柜的降温,提升开关设备的载流量,提高安全性可靠性。



由于IP54无法实现有效的对流冷却,采用吹胀热管技术作为热传导部件,采用散热器作为散热部件,相比较于单纯依靠柜体外部散热器形式,增加了传导通道,传导效率是柜体热传导的300倍,可以快速将高发热点热量传导到柜体散热,进而降低导体温度。


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热导管(或称热管)系一种具有快速均温特性的特殊材料,其中空的金属管体,使其具有质轻的特点,而其快速均温的特性,则使其具有优异的热超导性能;热管的运用范围相当广泛,最早期运用于航天领域,现早已普及运用于各式热交换器、冷却器、天然地热引用…等,担任起快速热传导的角色,更是现今电子产品散热装置中最普遍高效的导热(非散热)元件。


从热力学的角度看,为什么热管会拥有如此良好的导热能力呢?物体的吸热、放热是相对的,凡是有温度差存在的时候,就必然出现热从高温处向低温处传递的现象。从热传递的三种方式来看(辐射、对流、传导),其中热传导最快。热管就是利用蒸发制冷,使得热管两端温度差很大,使热量快速传导。一般热管由管壳、吸液芯和端盖组成。热管内部是被抽成负压状态,充入适当的液体,这种液体沸点低,容易挥发。管壁有吸液芯,其由毛细多孔材料构成。热管一端为蒸发端,另外一端为冷凝端,当热管一端受热时,毛细管中的液体迅速蒸发,蒸气在微小的压力差下流向另外一端,并且释放出热量,重新凝结成液体,液体再沿多孔材料靠毛细力的作用流回蒸发端,如此循环不止,热量由热管一端传至另外一端。这种循环是快速进行的,热量可以被源源不断地传导开来。单根热管的散热能力有限,如大功率,需要更多的热管,热管一端与发热体连接,另一端与壳体连接,对应壳体处可安装散热器,加快散热,同时增大温差,加速散热。


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气体绝缘开关柜内部套管隔板,以及与隔离触头、断路器连接处较近的气箱、隔板,受到热辐射、涡流等影响,吸收很大热量,一般温度达到70~80摄氏度,对于60Hz等发热温度更高,而这些隔板面没有直接与外部空气接触,散热困难,需要依靠不锈钢外壳将热量传导到散热器。


本实用新型专利通过吹胀热管板作为热传导部件,可以增加传热路径,传热效率非常高,从而可以使隔板温度降低到与外部空气温度相差5度,也就是说从70度降低到40度。


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这时母排与隔板的温度差从30度增加到60摄氏度,而不论辐射、还是对流以及绝缘支撑的热传导效率都是和温度差成正比的,温度差大,辐射等热效率大幅提升,从而降低母排温度。



热管不是水冷,没有水压力,因此没有泄露风险,体积小,材料薄,无需电源等外部能量,免维护,经济效益高。


 
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