CN107072119B - 一种用于风冷变流设备的机柜 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于风冷变流设备的机柜，包括机柜本体和独立风道，机柜本体上设置有第一进风口和第一出风口；机柜本体内部安装变流设备，变流设备内部具有供散热气流流通的气流通道以及设置在气流通道两端的第二进风口和第二出风口，第二出风口与第一出风口通过独立风道连通；机柜本体内部或者变流设备内部设置有风机。本发明的机柜将机柜本体的内腔分隔为两个风道，第一风道专用于发热量大的变流设备散热，第二风道用于发热量较小的电容器、控制器等电子元件散热，风机产生的散热气流大部分用于散热变流设备，少部分用于散热电容器、控制器等电子元件，散热气流分配更为合理，风机的利用效率高，有助于节能。
Description
技术领域
本发明涉及电力设备领域，尤其涉及一种用于风冷变流设备的机柜。
背景技术
随着电力电子技术的发展，变流设备的功率密度越来越大，用于安装变流设备的机柜必须具有散热功能才能保证机柜内部的环境温度处于合理的范围内。目前，用于安装变流设备的机柜所采用的散热手段包括风冷、水冷和油冷等；其中，受环境条件的约束，放置在户外的变流设备的机柜一般采用风冷散热。
图1和图2是现有技术的户外变流设备的机柜的结构示意图，包括机柜本体1和位于机柜本体1正上方的防水帽2，防水帽2和机柜本体1之间设置有第三出风口15，机柜本体的底面设置有第三进风口14，变流设备以及电容器、控制器等其他电器元件安装在机柜本体1的内腔。机柜本体1的上部设置有风机，风机在机柜本体1内产生一个自下而上的气流，气流进入第三进风口14后自然分流并分别从各个电子元件的表面流过，气流带走电子元件产生的热量并从第三出风口15离开机柜本体。
这种现有技术的户外流变设备的机柜的缺陷在于：1.机柜内各个电子元件产热量并不一致，模块化的变流设备产生的热量要远远大于电容器、控制器等辅助电子元件产生的热量；然而风机产生的散热气流经自然分流后相对均衡的从各个电子元件的表面流过，这使得变流设备的散热效果相对不足，现有技术为了满足变流设备的散热需求必须从整体上增加风机的功率。2.机柜内的气流方向是自下而上的，热空气容易在机柜的顶部堆积，使得防水帽和机柜本体的上部温度不断增加，不利于机柜的散热。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种新的用于安装变流设备的机柜，针对模块化的变流设备重点散热，降低风机的功率；同时，防止机柜内部热空气堆积。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种用于风冷变流设备的机柜，包括机柜本体和独立风道，机柜本体上设置有第一进风口和第一出风口，第一进风口在上，第一出风口在下，一般应将第一出风口设计在机柜本体的底部，以保持整个散热气流在机柜内流通的路径是竖直向下的。
机柜本体内部安装变流设备，目前的变流设备一般为模块化结构，变流设备内部具有供散热气流流通的气流通道以及设置在气流通道两端的第二进风口和第二出风口，安装时应保持变流设备内部的气流通道竖直，第二进风口在上，第二出风口在下，第二出风口与第一出风口通过独立风道连通；独立风道是一个由板材围成的通道，独立风道将变流设备的第二出风口与机柜内的其他电子元件隔离；变流设备的气流通道和独立风道共同形成一个位于机柜本体内部的单独的风道，称为第一风道；机柜本体内腔除了第一风道之外的其他空间称为第二风道，第二风道内安装有电容器、控制器等发热量较低的电子元件；
如果模块化的流变设备内集成有风机，则机柜本体内部不需要额外安装风机，否则需要在流变设备的第二进风口处安装风机，风机用于强制形成依次穿过第一进风口、第二进风口、变流设备、第二出风口和第一出风口的散热气流；在第二进风口处，少量散热气流分流至第二风道用于对电容器、控制器等发热量较低的电子元件散热；
机柜本体的侧面设置有散热孔。
可以看出，第一风道是一条上下贯通的竖直风道，气体流通量大，适合散热发热量大的变流设备；第二风道是一条曲折的风道，散热孔排气量小，整个第二风道的气体流通量小，适合散热发热量较小的电容器、控制器等电子元件；由此，风机产生的散热气流被合理分配，满足不同电子元件的散热需求，降低了风机的功率；
另一方面，由电容器、控制器等电子元件产生的热空气自下而上的流动，风机产生的散热气流是自上而下的，两股相对方向的冷热气流在机柜本体的内腔充分混合并从散热口溢出，能够有效防止热空气在机柜本体的上部堆积。
进一步的，所述机柜本体的正上方设置有防水帽。
进一步的，所述防水帽为双坡屋顶形。
进一步的，所述散热孔位于机柜本体侧面较低的位置，这是为了让第二风道内的冷热气流具有较大的空间，以便充分混合。
进一步的，所述散热孔为防水型散热孔，即每个散热孔的上部设置由一个雨棚式的檐口，防止雨水进入机柜内部。
进一步的，所述第一进风口、第一出风口和散热孔处均设置有防尘网。
有益效果：(1)本发明的机柜将机柜本体的内腔分隔为两个风道，第一风道专用于发热量大的变流设备散热，第二风道用于发热量较小的电容器、控制器等电子元件散热，风机产生的散热气流大部分用于散热变流设备，少部分用于散热电容器、控制器等电子元件，散热气流分配更为合理，风机的利用效率高，有助于节能。(2)本发明的机柜将高发热量的变流设备和低发热量的电容器、控制器等电子元件采用不同的风道散热，避免高发热量的元件影响低发热量的元件，更有利于各个电子元件持久稳定的工作。(3)本发明的机柜内的散热气流的流动方向是自上而下的，散热气流与热空气的流动方向相反，便于冷热气流充分混合，防止热空气在机柜上部空间的角落堆积。(4)本发明的机柜的顶部设置有双坡屋顶形的防水帽，用于室外防水。(5)本发明的机柜在第一进风口、第一出风口和散热孔处均设置有防尘网，防止灰尘、雨水等进入机柜内腔。
附图说明
图1是现有技术机柜的正视图。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是实施例1机柜的结构示意图。
图4是实施例1机柜的结构示意图(隐藏部分外壳)。
图5是实施例1机柜的结构示意图(另一个视角)。
图6是实施例1机柜的工作原理图。
其中：1、机柜本体；2、防水帽；3、独立风道；4、第一进风口；5、第一出风口；6、第二进风口；7、第二出风口；8、电容器；9、控制器；10、变流设备；11、散热孔；12、第一风道；13、第二风道；14、第三进风口；15、第三出风口。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
实施例1
如图3至图6所示，本实施例的用于风冷变流设备10的机柜，包括机柜本体1、防水帽2和独立风道3，防水帽2为双坡屋顶形结构，防水帽2位于机柜本体1的正上方，机柜本体1与防水帽2之间设置由开口朝下的第一进风口4。机柜本体1呈长方体形状，机柜本体1的底部设置有第一出风口5，机柜本体1的侧面的较低的位置设置有多个防水型散热孔11。
机柜本体1内部安装有模块化的变流设备10，变流设备10内部具有供散热气流流通的气流通道以及设置在气流通道两端的第二进风口6和第二出风口7，安装时应保持变流设备10内部的气流通道竖直，第二进风口6在上，第二出风口7在下，第二出风口7与第一出风口5通过独立风道3连通，独立风道3是一个由板材围成的通道，将变流设备10的第二出风口7与机柜内的其他电子元件隔离；变流设备10的气流通道和独立风道3共同形成一个位于机柜本体1内部的单独的风道，称为第一风道12；机柜本体1内腔除了第一风道12之外的其他空间称为第二风道13，第二风道13内安装有电容器8、控制器9等发热量较低的电子元件。
模块化的变流设备10内集成有风机，风机用于强制形成依次穿过第一进风口4、第二进风口6、变流设备10、第二出风口7和第一出风口5的散热气流；在第二进风口6处，少量散热气流分流至第二风道13用于对电容器8、控制器9等发热量较低的电子元件散热。
所述第一进风口4、第一出风口5和散热孔11处均设置有防尘网。
具体的，如图6所示，本实施例机柜的散热气流流动过程是：(1)风机启动，第一气流1000(冷空气)从第一进风口4进入机柜本体1；(2)第一气流1000在第二进风口6处分流成第二气流1001和第三气流1003(第二气流1001占比大)，其中第二气流1001直接穿过变流设备10和独立风道3，经热交换后变成第四气流1002(热空气)从第一出风口5排出；(3)机柜内电容器8、控制器9等电子元件加热空气产生向上流动的第五气流1004(热空气)，此时会有少量的第六气流1005(冷空气)从散热孔11进入机柜内；随着第五气流1004的上升，第五气流1004与第三气流1003彼此交汇混合并从散热孔11溢出。
可以看出，第一风道12是一条上下贯通的竖直风道，气体流通量大，适合散热发热量大的变流设备10；第二风道13是一条曲折的风道，散热孔11排气量小，整个第二风道13的气体流通量小，适合散热发热量较小的电容器8、控制器9等电子元件；由此，风机产生的散热气流被合理分配，满足不同电子元件的散热需求，降低了风机的功率；位于变流设备10下方的独立风道3不仅仅将变流设备10的第二出风口7与其他电子元件隔离，还能起到抬高变流设备10的作用，当机柜位于户外时，即使有少量雨水通过第一出风口5溅入机柜内部也无法接触到变流设备10。
另一方面，由电容器8、控制器9等电子元件产生的热空气自下而上的流动，风机产生的散热气流是自上而下的，两股相对方向的冷热气流在机柜本体1的内腔充分混合并从散热口溢出，能够有效防止热空气在机柜本体1的上部堆积。
本实施例所述的模块化变流设备可以是电力电子行业所有的有源变流设备，如APF、SVG、三相不平衡等；所述的电容器8、控制器9也可以是电抗器、电感等可以自冷的低发热量电器件。
虽然说明书中对本发明的实施方式进行了说明，但这些实施方式只是作为提示，不应限定本发明的保护范围。在不脱离本发明宗旨的范围内进行各种省略、置换和变更均应包含在本发明的保护范围内。
Claims (6)
1.一种用于风冷变流设备的机柜，其特征在于：包括机柜本体和独立风道，机柜本体上设置有第一进风口和第一出风口，第一进风口在上，第一出风口在下；机柜本体内部安装变流设备，变流设备内部具有供散热气流流通的气流通道以及设置在气流通道两端的第二进风口和第二出风口，第二进风口的位置高于第二出风口，第二出风口与第一出风口通过独立风道连通；机柜本体的侧面设置有散热孔；机柜本体内部或者变流设备内部设置有风机，风机用于形成穿过变流设备的散热气流。
2.根据权利要求1所述的用于风冷变流设备的机柜，其特征在于：所述机柜本体的正上方设置有防水帽。
3.根据权利要求2所述的用于风冷变流设备的机柜，其特征在于：所述防水帽为双坡屋顶形。
4.根据权利要求1所述的用于风冷变流设备的机柜，其特征在于：所述散热孔位于机柜本体侧面较低的位置。
5.根据权利要求4所述的用于风冷变流设备的机柜，其特征在于：所述散热孔为防水型散热孔。
6.根据权利要求1至5任一所述的用于风冷变流设备的机柜，其特征在于：所述第一进风口、第一出风口和散热孔处均设置有防尘网。
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