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由于热应力,设计电子技术装置的难度增加了。随着电动汽车和电动飞机的发展,为了跟上最近制造更小、重量更轻、效率更高的电子设备的趋势,设计师们依靠改进的热分析系统或工具。
热分析显示了电源对产热的影响及其对电子器件不同部件的影响。在大多数情况下,电子设备的效率取决于增加的电源,所以设计师需要不断地分析产生的热量,并找到驱散设备热量的方法。
电子设备
电子设备包括由各种元件组成的电路。这些电子元器件可分为两类,即无源元器件和有源元器件。有源元件可以改变、增加或减少输入能量的增益。然而,有源组件依赖于无源组件才能正常工作。
在电子电路中,由于有源电子元件提供的能量增加而产生热量。这种热量会伤害电路,并对设备造成永久性损坏。因此,在设计一个设备时,电子元件的选择是必不可少的。
为了提高器件的可靠性,对其电子元件可能的热行为进行预测是必不可少的。有几种方法是基于繁琐的数学和公式,可以预测电子元件的热图像。一般来说,任何电子系统的热设计都是由系统的热参数和电子元件推导而来的。
热管理
热管理的重点是适当的热控制。如上所述,热量会限制微芯片和其他电子元件的性能,从而从寿命和成本方面降低设备的可靠性。
在LED照明等工业部门,对精确热分析的需求已经增加。改进的热管理系统将确保电子设备良好的散热,从而提高处理能力,并带来高紧凑性。
电气工程提高电气安全水平
电气工程的主要重点在于提高电气的安全性和可靠性。这涉及以下领域的更多研究和发展:
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电弧闪光评估研究(以确保符合NFPA 70E和NFPA 70 (NEC)的入射能量分析)
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短路研究和复杂电路分析
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一种改进的电力系统模型,涉及到能源的产生、传输和分配
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涉及环境和地震资质的电气危险区域分类
- 电气/电子设备陈旧问题的技术解决方案app亚博体育
- 火灾概率风险评估及电路分析
- 电气系统设计的评估
- 负荷流量测试
用于热管理的技术
各种软件通过模型和计算流体动力学帮助进行热分析,从而更好地管理气流和部件和各种接头的温度。
在电子器件的发展过程中,热管理的工具有很多。例如,电气瞬态分析仪程序(ETAP)作为一个安全管理程序,用于测试负载流量,短路,闪弧,电机启动,和其他协调研究。同样,SKM系统分析公司也参与电力系统分析和开发软件,用于故障计算、协调、负荷流量、闪弧危险、电机启动、接地、谐波、可靠性、电缆牵引、暂态稳定和许多综合安全管理方案。
电子元件热分析的分析工具
等效热电路(ETC)
这是一种基于等效电路参数研究的传统热分析方法。这种方法包括识别电路及其热流系统,然后确定每个元件。首先,等效热电路将电机分成不同的区域,其中温度被假定为恒定。
由于节点数量的减少,评估功率对电路的影响变得方便。能量从一点传到另一点,因此由热电阻触发。每个电阻中的电流与从一个节点传递到另一个节点的热功率相关。在该系统中,每个节点的温度估计数对应于稳态。该系统还允许增加电容来测量瞬态热剖面。
有限元分析(FEA)
固体中传导的研究使用有限元工具,如Flux 2D/3D软件。该软件的主要好处是,它提供了一个更好的了解内部的热交换电机。Flux的另一个优点是它的操作时间最短,并且使用方便。
Cadence,一家计算软件公司,已经设计了一种仪器来进行完整的热评估。它的系统是基于固体结构的有限元技术和流体的计算流体动力学(CFD)的结合。
Cadence多领域系统分析事业部产品管理总监CT Kao表示,电气性能取决于热分析的准确性。他说,同时考虑几个参数,比如漏电和电阻,对更好的设计是很重要的。
摄氏热求解器执行静态(静止)和动态(瞬态)电热模拟基于在先进的三维结构的实际电能流,并提供了真实系统的行为的最大可见性。Cadence公司宣布其Celsius Thermal Solver是第一个完整的电-热联合仿真解决方案,适用于从集成电路到物理容器的所有电子系统。
参考书目和未来读物
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马尔凯,诉(2018)。电气设备热分析。不同方法综述。app亚博体育牵牛星HyperWorks内幕。(在线)可以在:https://insider.altairhyperworks.com/thermal-analysis-of-electrical-app亚博体育equipment-different-methods-review/
电子元件热分析(或者,是电气元件)?Fauske Team, LLC. 2018。(在线)可以在:https://www.fauske.com/blog/thermal-analysis-of-electronic-components-or-is-it-electrical
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