掛壁式空調(diào)器電器盒優(yōu)化設(shè)計分析論文
隨著社會的發(fā)展與人民生活水平的提高，家用掛壁式空調(diào)器已經(jīng)逐漸走進(jìn)千家萬戶并且成為了生活的必需品使用。用戶不僅關(guān)心空調(diào)器的性能和噪音等指標(biāo)，更關(guān)注空調(diào)器的使用安全，特別是防火安全性。文章分析了電器盒的優(yōu)缺點，提出了新型電器盒的結(jié)構(gòu)設(shè)計，滿足了防火和散熱的需要。
1背景
每年因空調(diào)器起火造成的損失巨大，其原因主要歸結(jié)為：PCB板材阻燃性能抗風(fēng)險能力較低，PCB板元器件安全等級不夠，強(qiáng)電與強(qiáng)電之間的爬電距離不夠，電器盒材料防火等級不夠，電器盒密封性不足等。由于PCB電路板安裝在電器盒內(nèi)，所以電器盒的功能性有以下幾點：一是保護(hù)PCB電路板，將電路板及其電器元件與外界隔離，防止相關(guān)電器元件因老化、小昆蟲爬進(jìn)電路板造成短路等而產(chǎn)生著火的發(fā)生，確保電路板正常運行；二是電路板在正常運行中會產(chǎn)生熱量，電器盒結(jié)構(gòu)需通風(fēng)好，確保散熱正常，保證電路板正常工作；三是將電路板牢牢固定在掛壁式空調(diào)器的底座上，保證電路板不因為移位導(dǎo)致插件松脫。當(dāng)PCB著火時，電器盒如果能第一時間將火苗遏制在內(nèi)部，不讓火苗往外竄，這樣即使空調(diào)著火，也不會對房子其他物件造成破壞，因此電器盒的作用相當(dāng)于保險盒一樣，對它的結(jié)構(gòu)設(shè)計尤為重要。
2傳統(tǒng)掛壁式空調(diào)內(nèi)機(jī)電器盒的結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點分析
2.1結(jié)構(gòu)特點
如圖1和圖2所示，電路板直接固定在傳統(tǒng)掛壁式空調(diào)內(nèi)機(jī)電器盒的插槽上，材料上采用阻燃ABS，起絕緣作用，電器盒通過上下螺釘固定在底座上。
2.2優(yōu)缺點分析
由于電器盒是上下通透的，如圖3所示，底座上為了散熱也會留有很多開通的小孔，這樣空氣能容易在電路板上流動，即使電路板內(nèi)的電器元件在運行一段時間后會產(chǎn)生大量熱量也會及時排出，不會影響電路正常運行，這是傳統(tǒng)電器盒結(jié)構(gòu)的優(yōu)點。當(dāng)然，不足之處也顯然易見，就是電路板在電器盒內(nèi)著火后保護(hù)不足。家用空調(diào)在實際使用中，可能因過載、電氣短路或因小昆蟲爬進(jìn)電路板造成短路等非正常情況而導(dǎo)致著火，火苗容易竄出，火勢就可能蔓延到空調(diào)器的其他易燃部件，從而燒毀整個空調(diào)器，嚴(yán)重時甚至引起更大的火災(zāi)。即使用到阻燃等級為5VA材料的電器盒，也無法保證將火苗抑制在電器盒內(nèi)，同時在高溫下電器盒溶解后，電路板由于沒有電器盒的固定而容易跌落，這就是傳統(tǒng)掛壁式空調(diào)內(nèi)機(jī)電器盒的致命缺點。
3傳統(tǒng)改進(jìn)型掛壁式空調(diào)內(nèi)機(jī)電器盒結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點分析
3.1結(jié)構(gòu)特點
為了增加電器盒的`防火能力，技術(shù)上在傳統(tǒng)電器盒基礎(chǔ)上增加了電器盒蓋及在周邊增加了防火鈑金，防火鈑金將整個電器盒包裹，將電路板完全覆蓋在里面，這就是傳統(tǒng)改進(jìn)型掛壁式空調(diào)器內(nèi)機(jī)的電器盒，如圖4所示。
3.2優(yōu)缺點分析
當(dāng)電路板上的電器元件起火，在電器盒內(nèi)燃燒時，即使電器盒的塑料外壁被燒毀，火苗也不會躥到電器盒外，起到了更好的防火作用，由于電器盒是通過鈑金固定在底座上的，即使塑料電器盒融化也可使電路板套在鈑金內(nèi)，不會脫落，這是傳統(tǒng)改進(jìn)型電器盒改進(jìn)后的優(yōu)點。缺點也顯而易見，如圖5電路板上的電器元件因正常工作而產(chǎn)生熱量，因為塑料電器盒把電路板重重包圍，而阻燃ABS是絕熱性能很好的材料，當(dāng)熱量無法順利排出會導(dǎo)致電器盒內(nèi)部的溫度升高，溫度太高就會影響電路板的正常工作。為了保證電路板的正常工作，只能選擇發(fā)熱少，耐高溫的電器元件，從而大大提高空調(diào)的制造成本。
4新型掛壁式空調(diào)內(nèi)機(jī)電器盒結(jié)構(gòu)的優(yōu)化方案
怎樣才能保證在防火能力高的前提下又能最大程度保證散熱，成為設(shè)計電器盒的重點和難點。這里介紹一種新型的電器盒結(jié)構(gòu)設(shè)計，它既滿足了防火要求，又能保持良好的散熱。該電器盒由塑料電器盒和防火鈑金構(gòu)成，如圖6所示，它巧妙地采取“三面塑料，一面鈑金”的結(jié)構(gòu)布局。電路板通過塑料電器盒的卡槽固定在電器盒內(nèi)，保證電路板不與鈑金件的接觸而短路，同時，在這些塑料壁外側(cè)依然包裹著防火鈑金，保證防火性能不下降，防火鈑金通過鈑金耳朵固定在底座上。此時，“一面鈑金”即為與電路板不接觸（保持一定安全距離）的對面，該處只有防火鈑金。塑料電器盒外依舊包裹著防火鈑金，防火能力得到了保證；與此同時，電器盒有一面是純鈑金，由于鈑金散熱性能要優(yōu)于阻燃ABS材料，大大提高了電器盒的散熱速度，從而改善了電器盒內(nèi)部環(huán)境，很好地降低因電路板過熱而不能正常工作的概率，使電器部件更加安全可靠，同時，對電器元件的耐高溫要求降低及減少將塑料件的用量導(dǎo)致材料成本的進(jìn)一步降低。
5新型掛壁式空調(diào)內(nèi)機(jī)電器盒結(jié)構(gòu)的驗證
通過惠而浦Ps-9實驗——arctrackingandhotwiretraining電氣安全檢驗[1]，模擬保險和接地等安全失效的情況下將空調(diào)繼續(xù)待機(jī)或運行（此時往電器盒內(nèi)注入實驗溶液造成短路）來驗證電器盒組件對電器盒內(nèi)短路起火的防護(hù)效果。實驗中，火苗從傳統(tǒng)掛壁式空調(diào)內(nèi)機(jī)電器盒里竄出超過3s，實驗不合格，如圖7所示。但在新型電器盒內(nèi)，火焰冒出結(jié)構(gòu)外時間不超過3s，且連續(xù)三次實驗通過，從而判定新型電器盒組件方案可行，同時在運行時散熱情況良好。
6結(jié)論
本次通過對掛壁式空調(diào)內(nèi)機(jī)電器盒的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，使得防火性能和散熱性能都達(dá)到了一個新的高度，使得空調(diào)每一年因為電路板短路等原因引起火災(zāi)所造成的損失減少，可靠性增加，進(jìn)一步提高了空調(diào)的穩(wěn)定性。
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