开关电源性能和海拔的关联

发表于 : 2022-07-27 来源:崧盛电源

开关电源,又称交换式电源、开关变换器,是一种高频化电能转换装置,是电源供应器的一种。开关电源利用的切换晶体管多半是在全开模式及全闭模式之间切换,这两个模式都有低耗散的特点,切换之间的转换会有较高的耗散,但时间很短,所以开关电源比较节省能源,产生废热较少。开关电源的高转换效率是其一大优点,而开关电源工作频率高,也可以使用小尺寸、轻重量的变压器,开关电源重量也会比较轻。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明等领域。


在设计开关电源或其他电子设备时,有许多指标需要考虑和测试。然而,高度是一个很少被提及或关注的设备性能参数。在实际应用于高海拔地区的开关电源或电子设备中,可能存在一系列特殊问题。下面主要分享海拔对开关电源等电子设备的具体影响,希望大家可以有所注意。


性能优异的开关电源


一、空气压力或空气密度降低的影响


1、空气压力或空气密度的降低会导致外绝缘强度的降低。海拔5000m时,外绝缘强度每增加1000m,即平均气压每降低7.7~10.5kpa,外绝缘强度降低8%~13%。


2、设计定型对产品电间隙击穿电压的影响,由于电间隙已经固定,击穿电压也会随着气压的降低而降低。为了保证产品在高原环境下有足够的抗击穿能力,电气间隙必须增加3


3、对电晕和放电电压的影响


a.高海拔、低气压使局部放电起始电压(PD)和电晕起始电压(corona)降低,电晕腐蚀严重;b.高海拔、低气压使电力电容器内部空气压力降低;c.高海拔、低气压使避雷器内腔电压降低,导致工频放电电压降低。


4、对开关电器灭弧性能的影响


空气压力或空气密度的降低使空气介质灭弧开关电器的灭弧性能、通断能力和电寿命降低。


a.直流电弧的起弧时间随着海拔高度的增加或气压的降低而增加;b.直流电弧与交流电弧之间的起弧距离随着海拔高度的增加或气压的降低而增大。


5、对介质冷却效应,即产品温升的影响


空气压力或空气密度的降低导致空气冷却效果的降低。对于以自然对流、强制通风或空气散热器为主要散热方式的电器产品,由于散热能力的降低,温升增加。在海拔5000m范围内,温升每增加1000m,即平均气压a每降低7.7~10.5kpa,温升增加3%~10%


a.静电电器的温升随海拔升高而增加的速率一般小于0.4k/100m,但对于高发热性电器,如电炉、电阻、焊机等,其温升随海拔升高的速率大于每百米2K;b.随着海拔的升高,变压器的温升与冷却方式有关。每100m增长率为:油浸自冷,额定温升的0.4%;干式自冷,额定温升的0.5%;油浸强迫风冷,额定温升的0.6%;干式强迫风冷,额定温升的1.0%;c.电动机温升随海拔上升为每100米额定温升的1%。


6、对产品机械结构和密封性的影响


a.低密度、低浓度、多孔材料(如电绝缘材料、保温材料等)理化性能的变化;b.加速塑料制品中润滑剂和增塑剂的蒸发;c.由于内外压差增大,气体或液体容易从密封容器中泄漏或泄漏率增加。有密封要求的电气产品,会间接影响电气性能;d.会改变压力容器的压力,使压力容器容易破裂。


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