掛壁式空調器電器盒優(yōu)化設計分析論文
隨著(zhù)社會(huì )的發(fā)展與人民生活水平的提高，家用掛壁式空調器已經(jīng)逐漸走進(jìn)千家萬(wàn)戶(hù)并且成為了生活的必需品使用。用戶(hù)不僅關(guān)心空調器的性能和噪音等指標，更關(guān)注空調器的使用安全，特別是防火安全性。文章分析了電器盒的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了新型電器盒的結構設計，滿(mǎn)足了防火和散熱的需要。
1背景
每年因空調器起火造成的損失巨大，其原因主要歸結為：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，強電與強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，所以電器盒的功能性有以下幾點(diǎn)：一是保護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(chóng)爬進(jìn)電路板造成短路等而產(chǎn)生著(zhù)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(huì )產(chǎn)生熱量，電器盒結構需通風(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器的底座上，保證電路板不因為移位導致插件松脫。當PCB著(zhù)火時(shí)，電器盒如果能第一時(shí)間將火苗遏制在內部，不讓火苗往外竄，這樣即使空調著(zhù)火，也不會(huì )對房子其他物件造成破壞，因此電器盒的作用相當于保險盒一樣，對它的結構設計尤為重要。
2傳統掛壁式空調內機電器盒的結構優(yōu)缺點(diǎn)分析
2.1結構特點(diǎn)
如圖1和圖2所示，電路板直接固定在傳統掛壁式空調內機電器盒的插槽上，材料上采用阻燃ABS，起絕緣作用，電器盒通過(guò)上下螺釘固定在底座上。
2.2優(yōu)缺點(diǎn)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(huì )留有很多開(kāi)通的小孔，這樣空氣能容易在電路板上流動(dòng)，即使電路板內的電器元件在運行一段時(shí)間后會(huì )產(chǎn)生大量熱量也會(huì )及時(shí)排出，不會(huì )影響電路正常運行，這是傳統電器盒結構的優(yōu)點(diǎn)。當然，不足之處也顯然易見(jiàn)，就是電路板在電器盒內著(zhù)火后保護不足。家用空調在實(shí)際使用中，可能因過(guò)載、電氣短路或因小昆蟲(chóng)爬進(jìn)電路板造成短路等非正常情況而導致著(zhù)火，火苗容易竄出，火勢就可能蔓延到空調器的其他易燃部件，從而燒毀整個(gè)空調器，嚴重時(shí)甚至引起更大的火災。即使用到阻燃等級為5VA材料的電器盒，也無(wú)法保證將火苗抑制在電器盒內，同時(shí)在高溫下電器盒溶解后，電路板由于沒(méi)有電器盒的固定而容易跌落，這就是傳統掛壁式空調內機電器盒的致命缺點(diǎn)。
3傳統改進(jìn)型掛壁式空調內機電器盒結構的優(yōu)缺點(diǎn)分析
3.1結構特點(diǎn)
為了增加電器盒的`防火能力，技術(shù)上在傳統電器盒基礎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(gè)電器盒包裹，將電路板完全覆蓋在里面，這就是傳統改進(jìn)型掛壁式空調器內機的電器盒，如圖4所示。
3.2優(yōu)缺點(diǎn)分析
當電路板上的電器元件起火，在電器盒內燃燒時(shí)，即使電器盒的塑料外壁被燒毀，火苗也不會(huì )躥到電器盒外，起到了更好的防火作用，由于電器盒是通過(guò)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，不會(huì )脫落，這是傳統改進(jìn)型電器盒改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)也顯而易見(jiàn)，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，當熱量無(wú)法順利排出會(huì )導致電器盒內部的溫度升高，溫度太高就會(huì )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，從而大大提高空調的制造成本。
4新型掛壁式空調內機電器盒結構的優(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，成為設計電器盒的重點(diǎn)和難點(diǎn)。這里介紹一種新型的電器盒結構設計，它既滿(mǎn)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成，如圖6所示，它巧妙地采取“三面塑料，一面鈑金”的結構布局。電路板通過(guò)塑料電器盒的卡槽固定在電器盒內，保證電路板不與鈑金件的接觸而短路，同時(shí)，在這些塑料壁外側依然包裹著(zhù)防火鈑金，保證防火性能不下降，防火鈑金通過(guò)鈑金耳朵固定在底座上。此時(shí)，“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(zhù)防火鈑金，防火能力得到了保證；與此同時(shí)，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部環(huán)境，很好地降低因電路板過(guò)熱而不能正常工作的概率，使電器部件更加安全可靠，同時(shí)，對電器元件的耐高溫要求降低及減少將塑料件的用量導致材料成本的進(jìn)一步降低。
5新型掛壁式空調內機電器盒結構的驗證
通過(guò)惠而浦Ps-9實(shí)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繼續待機或運行（此時(shí)往電器盒內注入實(shí)驗溶液造成短路）來(lái)驗證電器盒組件對電器盒內短路起火的防護效果。實(shí)驗中，火苗從傳統掛壁式空調內機電器盒里竄出超過(guò)3s，實(shí)驗不合格，如圖7所示。但在新型電器盒內，火焰冒出結構外時(shí)間不超過(guò)3s，且連續三次實(shí)驗通過(guò)，從而判定新型電器盒組件方案可行，同時(shí)在運行時(shí)散熱情況良好。
6結論
本次通過(guò)對掛壁式空調內機電器盒的結構優(yōu)化，使得防火性能和散熱性能都達到了一個(gè)新的高度，使得空調每一年因為電路板短路等原因引起火災所造成的損失減少，可靠性增加，進(jìn)一步提高了空調的穩定性。
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