Разработка конструкции и технологии изготовления частотного преобразователя (стр. 8 из 21)
Средний перегрев основания радиатора во втором приближении, К:
; (3.19)где
; (3.20) 
; (3.21)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 0,037Ч6 = 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/ м2Определяется 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)