р (перегрів) і аналогом електропровідності - теплова провідність елементів конструкції (б). При цьому можливе складання теплових схем конструкції та їх розрахунок згідно основним правилам і законам електротехніки (законам Ома, Кірхгофа, методом суперпозиції і т. п.). Закон Ома для теплових схем записується в следуещее формі:
Р = б * J,
Величини, зворотні провідності, називаються тепловими опорами.
Тепловий розрахунок блоку МЕА полягає у визначенні температури ti-якої i-ої частини конструкції (корпусу, осередки, мікросхеми, р-п переходу транзистора, діода і т. п.) залежно від заданої потужності джерел тепла всередині блоку Р, часу П„ і відомої температури навколишнього середовища tС. У загальному випадку необхідно визначити
ti - tc = Ж’1 (P, П„).
Ця залежність називається тепловою характеристикою елемента конструкції. Оскільки найбільш жорстким є усталений (Стаціонарний) тепловий режим блоку, коли місцеві перегріви досягають максимальних значень, і оскільки в блоці можливе застосування примусових систем охолодження, відвідних потужність Q, то теплова характеристика перетвориться до виду:
ti - tc = Ж’2 (P, Q).
При цьому вважається, що габарити і об'єм блока V відомі. Розрахувавши теплову характеристику конструкції при заданих V і tc і відомих видах теплопередачі, можна варіюючи об'ємом отримати їх сімейство і отримані Залежно перебудувати в залежності виду (Р, Q) = Ж’3 (V), що мають практичний інтерес при конструюванні. На рис.1 наведені орієнтовні Залежно допустимої потужності розсіювання блоку МЕА при tс = 20 ... 60 0С і перегріві корпусу щодо середовища 20 0С від обсягу корпусу та умов теплопередачі. Корпус блоку прийнятий металевим з алюмінієвих сплавів без оребрення. Крива 1 відповідає випадку випромінювання та природної конвекції, крива 2 - випромінювання і примусової конвекції повітря навколо корпусу (В = 0,1 м/с), крива 3 - тільки випромінювання. br/>В
Рис.1. Залежність допустимої потужності розсіювання блоку МЕА від обсягу корпусу та умов теплопередачі. br/>
Розрахунок за допомогою теплових характеристик полягає в тому, що спочатку задаються перегрівом розглянутої поверхні на 10-15 0С вище температури навколишнього середовища і визначають можливий тепловий потік, який здатна вона передати в середу при заданих габаритах і формах. При цьому визначається одна точка теплової характеристики. Далі приймають перегрів поверхні, рівним ще на 10-15 0С вище першого, і аналогічно визначають другу точку графіка. Третьою точкою є початок координат. Використовуючи властивість лінійності теплових характеристик, по трьох точках її будують повністю.
При розрахунку теплових режимів МЕА можна обмежитися двома варіантами. Перший варіант розрахунку, характерний для металевих осередків, заснований на використанні в тепловій моделі конструкції способу розрахунку температур ізотермічних поверхонь. Він включає наступні основні етапи:
-розрахунок Середньоповерхнева температури корпусу,
-складання теплової схеми блоку,
-визначення теплових провідностей окремих ділянок між ізотермами,
-визначення температур ізотермічних поверхонь усередині блоку і порівняння їх з максимально допустимими.
При цьому методі розрахунку теплова схема блоку включає теплові провідності, зумовлені конвекцією, випромінюванням і теплопровідністю, а сам розрахунок проводиться відповідно до законів Ома, Кірхгофа по методу теплових характеристик.
Другий варіант розрахунку, характерний для неметалічних осередків на друкованих платах, заснований на використанні методу однорідного тіла, який має на увазі уявлення системи тіл, що включає кілька неоднорідних тіл, у вигляді монолітного теплового тіла з постійними теплофізичними параметрами. Основними етапами розрахунку є:
- визначення Середньоповерхнева температури корпусу блоку і Середньоповерхнева температури нагрітої зони,
виділення в координатних осях x, y, z елементарної типової осередку і складання для неї теплової схеми в еквівалентних теплопровідності за тими ж осях,
вираз геометричних параметрів нагрітої зони по осях x, y, z,
визначення температури i-ого елемента в нагрітій зоні і порівняння отриманих даних з гранично допустимими.
Особливістю даного способу є подання пакету осередків у вигляді монолітного (без повітряних зазорів) однорідного анізотропного тіла з різними теплопровідності по координатних осях. Сам розрахунок у даному випадку прводіт шляхом вирішення диференціальних рівнянь теплопровідності по законом Фур'є.
3. Механічні дії на МЕА
МЕА повинна бути механічно міцною і стійкою. При забезпеченні механічної міцності необхідно, щоб механічні дії не полишали необоротних змін. При виконанні вимоги механічної стійкості необхідно, щоб механічні дії не чинили впливу на електричні характеристики апаратури.
У процесі експлуатації ЕС...
