Raffreddamento mediante immersione a una fase e a due fasi di componenti ad alta potenza

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La capacità di controllare con precisione le tensioni elettriche su larga scala ha consentito molte innovazioni efficienti e potenti... Dai treni elettrici ad alta velocità alle turbine eoliche e ai veicoli elettrici per ogni applicazione, dalle attrezzature pesanti per il movimento terra alle stazioni di ricarica veloce. Ma le apparecchiature che gestiscono questo processo, inclusi inverter di potenza, tiristori, IGBT e azionamenti a velocità variabile, richiedono un raffreddamento dell'elettronica di potenza ad alte prestazioni.

I fluidi dielettrici 3M™ Novec™ sono sicuri per il contatto con l'elettronica e raffreddano i dispositivi di alimentazione in modo efficiente e uniforme utilizzando il raffreddamento mediante immersione a una fase o a due fasi, sia in sistemi passivi che con pompaggio attivo. Offrono ampi intervalli operativi di temperatura, hanno un'eccellente compatibilità con i materiali e sono di semplice manutenzione.

Queste caratteristiche rendono il raffreddamento mediante immersione con fluidi 3M Novec un'ottima alternativa ai sistemi raffreddati ad aria, acqua o olio. E fanno tutto questo senza compromettere la sicurezza dei lavoratori o la sostenibilità ambientale. Mentre sviluppi le macchine elettriche del futuro, passa ai fluidi 3M Novec per mantenerle fresche e aumentare l'affidabilità.

Fluidi Novec nel raffreddamento mediante immersione per elettronica ad alta potenza
Il futuro del raffreddamento avanzato.
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In che modo funziona il raffreddamento mediante immersione?

  • Il raffreddamento mediante immersione implica l'inserimento dei componenti elettronici direttamente in un fluido non conduttivo, consentendo il trasferimento diretto del calore dai componenti al fluido termovettore. Nei sistemi di raffreddamento indiretto tradizionali, il calore deve trasferirsi attraverso diversi livelli di materiali a interfaccia termica, l'aria, gli scambiatori di calore e i fluidi di lavoro. Il raffreddamento mediante immersione semplifica la progettazione termica e aumenta l'efficienza del trasferimento di calore poiché quasi tutte le superfici possono essere gestite direttamente.

    I progetti di raffreddamento possono essere passivi o a pompaggio attivo e possono includere la transizione di fase del fluido durante il funzionamento o meno, a seconda della temperatura di ebollizione del fluido selezionato.


Diverse opzioni di raffreddamento

  • Icona raffreddamento mediante immersione a fase singola
    Raffreddamento mediante immersione a fase singola

    Nel raffreddamento mediante immersione a fase singola il fluido ha un punto di ebollizione ben al di sopra della temperatura operativa e resta nella fase liquida durante tutto il processo. L'assorbimento di calore provoca solo un aumento della temperatura del fluido.

  • Icona raffreddamento per immersione a due fasi
    Raffreddamento a due fasi

    Nei sistemi a due fasi, il fluido assorbe il calore per cambiamento di fase da liquido a vapore, consentendo un'efficace gestione termica con un funzionamento quasi isotermico. Il raffreddamento per immersione a due fasi aumenta esponenzialmente l'efficienza del trasferimento di calore relativo all'ebollizione del fluido e alla condensazione.

  • Icona di raffreddamento passivo
    Processo di raffreddamento passivo

    Nei sistemi passivi la distribuzione della temperatura avviene solo per convezione naturale. La complessità è notevolmente ridotta, il che consente una significativa riduzione dei costi e una progettazione del sistema relativamente semplice e più piccola senza complessi dissipatori di calore, scambiatori di calore e così via.

    Per il raffreddamento a due fasi, il design può essere un qualunque serbatoio a riflusso del tipo a termosifone.

  • Icona di raffreddamento attivo
    Processo di raffreddamento attivo

    Le pompe vengono utilizzate per aumentare il flusso del fluido durante la convezione, incrementando notevolmente la velocità di rimozione del calore. I sistemi di raffreddamento attivo vengono utilizzati quando la convezione naturale non è sufficiente per rimuovere il calore.

     

Il potenziale del raffreddamento mediante immersione delle principali applicazioni dell'elettronica di potenza

L'elettronica di potenza fa avanzare il mondo. 3M vanta decenni di esperienza nel raffreddamento dell'elettronica di potenza con i liquidi elettronici 3M™ Fluorinert™. Ora i nostri fluidi Novec di nuova generazione possono aiutare a preservarne la freschezza grazie al raffreddamento mediante immersione semplice, efficiente e ad alte prestazioni, con un profilo di sostenibilità migliorato. Con vantaggi significativi rispetto ai metodi di raffreddamento esistenti, considerare il potenziale dei fluidi Novec per raffreddare le future applicazioni di elettronica di potenza, tra cui:

  • Treno ad alta velocità in una moderna stazione ferroviaria con persone sulla piattaforma.
    Ferrovia ad alta velocità

    I treni ad alta velocità elettrici stanno trasformando il modo in cui le persone percorrono lunghe distanze in modo sicuro, rapido e con un impatto ambientale significativamente inferiore rispetto al volo o ad altri modi di trasporto comparabili.

  • Macchinari pesanti per movimento terra che scavano nel fango all'alba.
    Macchinari pesanti

    Le attrezzature per il movimento terra possono letteralmente spostare le montagne ma richiedono energia e potenza enormi. Questo può essere fornito in modo efficiente tramite sistemi di trasmissione elettrici e ibridi controllati dall'elettronica di potenza.

  • Campo verde di alte turbine eoliche con cielo blu e soffici nuvole.
    Turbine eoliche

    Per sfruttare l'energia eolica è necessaria una complessa trasformazione dell'energia meccanica, che a sua volta varia con la velocità del vento, in energia elettrica adatta alla rete.

  • Piattaforma offshore per l'estrazione di petrolio e gas (petrolio) nell'oceano.
    Estrazione di petrolio sottomarina

    Il fondo del mare è un ambiente difficile per l'elettronica di potenza, che viene utilizzata nelle pompe ad alto volume che rendono più efficiente l'estrazione del petrolio.

  • Nei data center moderni, le aziende possono prepararsi meglio per i requisiti di prestazioni senza precedenti del futuro, gestendo al contempo i costi e l'impatto sulle risorse naturali durante il raffreddamento con i fluidi 3M.

  • Veicolo elettrico che ricarica la sua batteria presso una stazione.
    Automotive
    L'adozione di massa dei veicoli elettrici dipende dalla produzione di trasmissioni efficienti e affidabili che utilizzano l'elettronica di potenza per trasferire l'energia dalle batterie alle ruote, oltre a infrastrutture e cavi di ricarica rapida.

Case study: Ricarica ultra rapida di veicoli elettrici da ITT Cannon con tecnologia di raffreddamento a liquido 3M Novec

  • Sistema di ricarica veloce per VE progettato da ITT Cannon e raffreddato da 3M Novec
    • Con la crescente popolarità dei veicoli elettrici, la domanda di soluzioni di ricarica rapida diffuse e facili da usare sta aumentando parallelamente. ITT Cannon ha sviluppato un sistema di cavi connettori di ricarica veloce in CC, raffreddato da fluidi Novec, che consente di erogare una carica sufficiente per circa 100 chilometri a un veicolo elettrico in soli tre/cinque minuti.

    • Il cavo connettore di ricarica raffreddato a liquido basato su Novec consente una ricarica ultraveloce (500 A a 1000 V) riducendo al minimo il diametro del cavo per un sistema flessibile ed ergonomico facile da usare per i conducenti, esattamente come una pompa di benzina. Inoltre, i fluidi Novec offrono:
       

      • Basso potenziale di riscaldamento globale per un ridotto impatto ambientale
      • Non infiammabile e non conduttivo per una maggiore sicurezza
      • Non corrosivo per minori costi di manutenzione
    • Scarica il case study (PDF, 129 KB)

  • Sagoma di uno schieramento di elicotteri militari che volano al tramonto.

    Raffreddamento dei componenti elettronici nei settori militare e aerospaziale

    • Il settore aeronautico e molti tipi di attrezzature militari speciali necessitano di un sistema di raffreddamento compatto, efficiente e altamente affidabile. I fluidi 3M Novec hanno le proprietà necessarie a soddisfare i requisiti dei sistemi di raffreddamento per componenti per avionica e altri componenti elettronici critici. Sono inoltre compatibili con i sistemi di raffreddamento a spruzzo utilizzati nell'avionica e nelle applicazioni terrestri avanzate. Oltre alle prestazioni di raffreddamento offerte, i fluidi Novec non sono infiammabili come la polialfaolefina (PAO) e sono molto più pratici dei refrigeranti oleosi poiché consentono una manutenzione più semplice.

    • Scarica informazioni sulle Soluzioni di raffreddamento 3M per applicazioni militari (PDF, 1009 KB)


La potenza delle soluzioni di raffreddamento di nuova generazione

  • Flacone color ambra da 4 litri di fluido 3M Novec 7100 su sfondo bianco.
    • Abbiamo sviluppato i fluidi 3M Novec per eccellere nelle applicazioni di trasferimento del calore. Attraverso il nostro lavoro con i principali produttori di elettronica di potenza, comprendiamo le esigenze dei fluidi termovettori utilizzati nel raffreddamento mediante immersione dell'elettronica di potenza e offriamo prodotti che presentano:
       

      • Un'ampia gamma di temperature di esercizio per l'uso in diverse applicazioni
      • Opzioni compatibili con sistemi di raffreddamento per immersione a una fase o a due fasi
      • Eccellente compatibilità con i materiali per evitare danni alle apparecchiature
      • Una gamma di punti di ebollizione, pressioni di vapore e densità
      • Elevata rigidità dielettrica che li rende sicuri per il contatto con l'elettronica
    • Scarica la guida alla selezione dei prodotti per il trasferimento di calore (PDF, 79 KB)

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La fase successiva nei nostri decenni di esperienza nel raffreddamento dell'elettronica di potenza

  • I liquidi per componenti elettronici 3M Fluorinert sono stati utilizzati per il raffreddamento mediante immersione dell'elettronica di potenza per decenni. 3M ora applica quell'esperienza all'applicazione dei fluidi 3M Novec, che condividono le stesse caratteristiche ma con un profilo di sostenibilità migliorato. Contattaci per assistenza nella scelta del prodotto che soddisfa le tue specifiche e i tuoi obiettivi al meglio.


Novec: una soluzione più intelligente rispetto ad altre alternative di raffreddamento

Il raffreddamento dell'elettronica di potenza utilizzando i fluidi Novec in un sistema di raffreddamento mediante immersione offre molti vantaggi rispetto ai metodi alternativi.

  • Icona della ventola bianca su sfondo viola che rappresenta il raffreddamento ad aria.
    Novec vs. Aria

    Il raffreddamento a immersione offre un raffreddamento più coerente ed efficiente rispetto all'aria. Ciò consente una maggiore densità di componenti elettronici, fondamentale per la creazione di componenti elettronici di potenza più piccoli.

  • Icona del rubinetto dell'acqua bianca su viola che rappresenta il raffreddamento ad acqua
    Novec vs. Acqua

    L'uso dell'acqua per raffreddare l'elettronica di potenza e altri dispositivi elettrici richiede una complessità significativa per garantire che l'acqua non entri in contatto con l'elettronica e crei un cortocircuito. I fluidi Novec sono dielettrici e sicuri per il contatto con l'elettronica, semplificando il sistema.

  • 3 goccioline bianche su viola che rappresentano il raffreddamento a immersione con olio.
    Novec vs. Olio

    I vari oli talvolta utilizzati per il trasferimento di calore nel raffreddamento mediante immersione per l'elettronica di potenza sono tutti infiammabili a una certa temperatura. Lasciano anche dei residui. I fluidi Novec non sono infiammabili, con conseguente maggiore sicurezza e non lasciano residui per una manutenzione più semplice.


  • Grande albero verde in un campo verde con un cielo azzurro.

    Prestazioni senza compromessi

    La promessa di Novec è prestazioni senza compromessi. I nostri ingegneri hanno sviluppato appositamente i fluidi Novec tenendo conto della sicurezza dei lavoratori e della sostenibilità ambientale. Tali fluidi sono caratterizzati da:
     

    • Un ampio margine di sicurezza dei lavoratori e non infiammabilità
    • Basso impatto ambientale, con zero potenziale di riduzione dell'ozono (ODP) e basso potenziale di riscaldamento globale (GWP) rispetto ai refrigeranti tradizionali che contengono idrocarburi
    • Forte aderenza ai requisiti normativi: per questi prodotti non è prevista alcuna restrizione o eliminazione graduale

Strumenti e risorse per il raffreddamento dell'elettronica di potenza

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