Учебное пособие по дисциплине «Конструкторско-технологическое обеспечение производства эвм» предназначено для студентов Псковского государственного политехнического института


Защита средств ВТ от температурных воздействий



бет14/21
Дата21.06.2016
өлшемі2.36 Mb.
түріУчебное пособие
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   21

4.3. Защита средств ВТ от температурных воздействий

Обычно все модули СВТ функционируют в строго ограниченных температурных пределах. Отклонение от указанных диапазонов может привести к необратимым структурным изменениям компонентов. Повышенная температура снижает диэлектрические свойства материалов, ускоряет коррозию конструкции. При пониженной температуре затвердевают и растрескиваются резиновые детали, повышается хрупкость материалов. Различия в коэффициентах линейного расширения материалов обычно приводит к разрушению залитых компаундом конструкций.



Нормальный температурный режим – это такой, который при изменении в определенных пределах внешних температурных воздействий обеспечивает изменение параметров и характеристик конструкций в пределах, указанных в технических условиях (ТУ).

Изменение температуры внутри конструкций относительно нормальной на каждые 100С в любую сторону, уменьшает срок службы аппаратуры в два раза. Обеспечение нормального теплового режима приводит к усложнению конструкции, увеличению габаритов и массы, введению дополнительного оборудования, затратам электрической энергии.

Чаще всего возникает вопрос при рассмотрении температурного режима – это удаление избытка теплоты в результате саморазогрева аппаратуры. Передача теплоты от нагретой аппаратуры в окружающую среду обычно осуществляется тремя путями: кондукцией, конвекцией и излучением.

4.3.1. Теплоотвод методом кондукции

С увеличением плотности компоновки ЭА большая доля тепла удаляется кондукцией. Для улучшения условий отвода теплоты от тепловыделяющих элементов в конструкции применяют тепловые разъемы, теплоотводящие шины, печатные платы на металлической основе и т.д. Количество теплоты, передаваемое в статистическом режиме кондукцией определяется выражением:



, (4.11)

где – коэффициент теплопроводности, кал/с·см·°С;



– площадь, через которую проходит тепловой поток, см2;

– длина пути передачи теплоты, см;

– разность температур между охлаждаемой конструкцией и окружающей средой, °С.

Пусть (4.12)

- есть тепловая проводимость,

тогда:


, (4.13)
Величина, обратная тепловой проводимости – есть тепловое сопротивление:

(4.14)
Реальные конструкции деталей обычно имеют достаточно сложную форму и это затрудняет определение их тепловых сопротивлений. Обычно рекомендуют следующие способы получения тепловых моделей:

    • на поверхность детали условно наносится ортогональная координатная сетка;

    • на пересечениях линий координатной сетки выделяются узлы (если на поверхности детали осуществляется подвод или съем теплоты, то узлы обязательно должны находиться в этих точках);

    • между узлами в вертикальном и горизонтальном направлении определяются тепловые сопротивления фрагментов детали по формуле (4.14);

    • составляются уравнения теплового баланса;

    • для каждого узла детали определяется температура перегрева.

Рассмотрим пример расчета отвода тепла на конкретном модуле. Модуль можно представить пластиной. Пусть на пластине установлены теплоотводящие элементы , т.е. используем таким образом теплоотвод методом кондукции.

Рис.7. Пластина с тепловыводящими элементами.

– коэффициент теплопроводности пластины во всех направлениях одинаков. Расстояния между тепловыводящими элементами, элементами и краями пластины тоже одинаковы. Для перехода к тепловой модели условно наложим на пластину - сетку таким образом, чтобы все тепловыводящие элементы оказались в узлах этой сетки.

Теперь от тепловой модели перейдем к электрической, заменив показатели температуры в узлах сетки электрическими потенциалами, а тепловые сопротивления – омическими, тепловые потоки – токами.



Рис.8. Электрическая модель – аналог тепловой модели.
– температура в соответствующих узлах сетки;

температура окружающей среды;

– тепловые сопротивления (по условию они равны);

– тепловые потоки.

Произвольно зададимся направлениями тепловых потоков в сопротивлениях и запишем систему уравнений теплового баланса для узлов .

Так как - для каждого узла и

отсюда -

Система уравнений будет иметь следующий вид:


(4.15)
Так как тепловые сопротивления по условию равны, то систему можно преобразовать:
или (4.16)
После приведения системы к нормальной форме получим:
(4.17)
Данную систему можно представить в матричной форме:
(4.18)
или В=АХ

Для решения данной системы можно использовать методы: Крамера, обратной матрицы, наименьших квадратов и т.д.





Достарыңызбен бөлісу:
1   ...   10   11   12   13   14   15   16   17   ...   21




©dereksiz.org 2020
әкімшілігінің қараңыз

    Басты бет