تأثير درجة الحرارة على أداء وعمر الاتصالات تحويل التيار الكهربائي
المكون الرئيسي لإمدادات الطاقة بتبديل الاتصالات هو مقوم التبديل عالي التردد، والذي نضج تدريجيًا مع تطور نظرية وتكنولوجيا إلكترونيات الطاقة وأجهزة الطاقة الإلكترونية. تتميز المقومات التي تستخدم تقنية التبديل الناعم باستهلاك طاقة أقل، ودرجات حرارة منخفضة، وانخفاض كبير في الحجم والوزن، وتحسين مستمر في الجودة والموثوقية الشاملة. ولكن في كل مرة تزيد درجة الحرارة المحيطة بمقدار 10 درجات، ينخفض عمر مكونات الطاقة الرئيسية بنسبة 50%. سبب هذا الانخفاض السريع في الحياة يرجع إلى التغيرات في درجات الحرارة. سيؤدي فشل التعب الناتج عن تركيز مختلف الضغوط الميكانيكية الدقيقة والكلية والمواد المغناطيسية والأجزاء الأخرى إلى تطوير أنواع مختلفة من العيوب الداخلية الدقيقة في ظل العمل المستمر للضغط المتناوب أثناء التشغيل. لذلك، يعد ضمان التبديد الحراري الفعال للمعدات شرطًا ضروريًا لضمان موثوقية المعدات وعمرها الافتراضي.
العلاقة بين درجة حرارة التشغيل والموثوقية وعمر المكونات الإلكترونية للطاقة
مصدر الطاقة هو جهاز تحويل الطاقة الكهربائية الذي يستهلك بعض الطاقة الكهربائية أثناء عملية التحويل، ويتم تحويل هذه الطاقة الكهربائية إلى حرارة وإطلاقها. يرتبط استقرار العمل وسرعة تقادم المكونات الإلكترونية ارتباطًا وثيقًا بدرجة الحرارة المحيطة. تتكون المكونات الإلكترونية للطاقة من مجموعة متنوعة من المواد شبه الموصلة. نظرًا لأن فقدان مكونات الطاقة أثناء التشغيل يتم تبديده بواسطة الحرارة الخاصة بها، فإن الدورة الحرارية للمواد المتعددة ذات معاملات التمدد المختلفة سوف تسبب إجهادًا كبيرًا للغاية، وقد تؤدي حتى إلى كسر لحظي وفشل المكونات. إذا عملت مكونات الطاقة في ظل ظروف درجة حرارة غير طبيعية لفترة طويلة، فسوف يحدث إجهاد يؤدي إلى الكسر. نظرًا لعمر الكلال الحراري لأشباه الموصلات، فمن الضروري أن تعمل في نطاق درجة حرارة مستقر ومنخفض نسبيًا.
وفي الوقت نفسه، فإن التغيرات السريعة الساخنة والباردة ستنتج مؤقتًا اختلافًا في درجة حرارة أشباه الموصلات، مما يؤدي إلى الإجهاد الحراري والصدمة الحرارية. تتعرض المكونات للضغط الحراري الميكانيكي. عندما يكون الفرق في درجة الحرارة كبيرًا جدًا، تحدث تشققات الإجهاد في أجزاء المواد المختلفة للمكون. التسبب في فشل سابق لأوانه للمكونات. ويتطلب ذلك أيضًا أن تعمل مكونات الطاقة ضمن نطاق درجة حرارة تشغيل مستقر نسبيًا لتقليل التغيرات السريعة في درجة الحرارة للتخلص من تأثير صدمة الإجهاد الحراري وضمان التشغيل الموثوق به على المدى الطويل للمكونات.
تأثير درجة حرارة التشغيل على قدرة عزل المحولات
بعد تنشيط الملف الأولي للمحول، يتدفق التدفق المغناطيسي الناتج عن الملف في القلب الحديدي. وبما أن القلب الحديدي نفسه موصل، فسيتم توليد جهد كهربائي مستحث على مستوى متعامد مع خطوط القوة المغناطيسية، مما يشكل حلقة مغلقة على المقطع العرضي للنواة الحديدية ويولد تيارًا، وهو ما يسمى "الدوامة". . يزيد "تيار الدوامة" هذا من فقدان المحول ويزيد من ارتفاع درجة حرارة محول التسخين الأساسي للمحول. الخسارة الناجمة عن "التيار الدوامي" تسمى "فقد الحديد". بالإضافة إلى ذلك، يجب أن تكون الأسلاك النحاسية المستخدمة في المحول ملفوفة. هذه الأسلاك النحاسية لها مقاومة. عندما يتدفق التيار، سوف تستهلك المقاومة قدرًا معينًا من الطاقة. يتم تحويل هذا الجزء من الخسارة إلى حرارة ويتم استهلاكه. وتسمى هذه الخسارة "خسارة النحاس". ولذلك فإن فقدان الحديد وفقدان النحاس هما السببان الرئيسيان لارتفاع درجة الحرارة أثناء تشغيل المحولات.
