Силовой выпрямительный блок с испарительным охлаждением

 

Область использования .изобретения: изобретение относится к электротехнике, а именно к полупроводниковой технике, и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии. Сущность изобретения: с целью повышения ремонтоспособности, снижения массы и размеров блока в силовом выпрямительном блоке с испарительным охлаждением силовые полупроводниковые приборы 1 расположены между индивидуальными 2 и групповыми 8 теплоотводами и соединены

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

k АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4927079/21 (22) 11,04.91 (46) 23.08. 93. Бюл. ¹ 31 (71) Мордовский государственный университет им, Н.П.Огарева (72) B.М.Каликанов (56) Авторское свидетельство СССР № 552648, кл, Н 01 1 23/34, 1978.

Заявка ФРГ ¹ 2704781, кл. Н 05 К 7/20, кл. H 01 23/34, 03.08.78. (54) СИЛОВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЙ БЛОК

С ИСПАРИТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ.,5U 1835617 А1

cs»s Н 05 К 7/20, Н 01 1 23/34 (57) Область использования. изобретения. изобретение относится к электротехнике, а именно к полупроводниковой технике, и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии, Сущность изобретения: с целью повышения ремонтоспособности, снижения массы и размеров блока в силовом выпрямительном блоке с испарительным охлаждением силовые полупроводниковые приборы 1 расположены между индивидуальными 2 и групповыми 8 теплоотводами и соединены

1835617

10

40 между собой общим групповым прижимным устройством, состоящим из прямоугольной скобы 4 и прижимных винтов 5. Силовые полупроводниковые приборы 1, теплоотводы 2 и 3, прижимное устройство погружены в жидкий промежуточный теплоноситель б, которым частично заполнена герметичная емкость 7, Вверху герметичной емкости, вне среды промежуточного теплоносителя находится водяной конденсатор 8, Для электрической изоляции полупроводниковых приборов от прижимного устройства используются дисковые изоляторы 9. ИндивиИзобретение относится к электротехнике, а именно к полупроводниковой технике, и может быть использовано в статических преобразователях электрической энергии.

4елью изобретения является повышение ремонтноспособности силового выпрямительного блока с испарительным охлаждением, снижение массы и размеров блока.

Поставленная цель достигается тем, что силовой выпрямительный блок с испарительным охлаждением, содержащий герметичную емкость, заполненную жидким промежуточным теплоноеителем, конденсатор, силовые полупроводниковые приборы таблеточного типа, расположение в вертикальных и горизонтальных рядах блока, размещены между групповыми оребренными теплоотводами с одной стороны и индивидуальными оребренными теплоотводами с другой стороны (между приборами в горизонтальных рядах}. Приборы с групповыми и индивидуальными теплоотводами соединены с помощью единого, группового прижимного устройства для всех приборов выпрямительного блока. Индивидуальные теплоотводы выполнены в виде цилиндрических элементов с диаметром, равным диаметру контактных поверхностей оснований силовых .полупроводниковых приборов таблеточного типа, и оребренных кольцевыми ребрами постоянного сечения.

Групповые теплоотводы оребрены прямыми вертикальными ребрами постоянного сечения. Таким образом, кольцевые ребра индивидуальных теплоотводов и прямые вертикальные ребра групповых теплоотводов располагаютСя во взаимно перпендикулярных плоскостях и образуют вертикальные межреберные каналы, причем соотношение площадей оребренных поверхностей индивидуального и групповоготеплоотвода описывается следующим выражением: дуальные теплоотводы 2 выполнены в виде цилиндрических элементов с диаметром, pBBHblM диаметру контактных поверхностей оснований приборов, оребренных кольцевыми ребрами, Групповые теплоотводы 3 оребрены прямыми вертикальными ребрами постоянного сечения. Кольцевые ребра индивидуальных теплоотводов и прямые ребра групповых теплоотводов расположены во взаимоперпендикулярных плоскостях и образуют вертикальные межреберные каналы, 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Fop.г. = и Fop.u где Fop.r. — площадь оребренной поверхности группового теплоотвода,м;

Fop,è — площадь ореб,>енной поверхности индивидуального теплоотвода, м;

n — количество силовых полупроводниковых приборов в одном вертикальном ряду блока.

Изобретение поясняется чертежами, фиг. 1 и 2. Силовые полупроводниковые приборы 1 расположены между индивидуальными 2 и групповыми 3 теплоотводами и соединены между собой общим групповым прижимным устройством, состоящим из прямоугольной скобы 4 и прижимных винтов 5. Силовые полупроводниковые приборы 1, теплоотводы 2 и 3, прижимное устройство погружены в жидкий промежуточный теплоноситель б, которым частично заполнена герметичная емкость 7, Вверху герметичной емкости, вне среды промежуточного теплоносителя находится водяной конденсатор 8. Для электрической изоляции полупроводниковых приборов от прижимного устройства используются дисковые изоляторы 9, Индивидуальные теплоотводы

2 выполнены в виде цилиндрических элементов с диаметром, равным диаметру контактных поверхностей оснований приборов, оребренных кольцевыми ребрами. Групповые теплоотводы 3, оребрены прямыми вертикальными ребрами постоянного сечения, Кольцевые ребра индивидуальных теплоотводов и прямые ребра групповыхтеплоотводов располагаются во взаимноперпендикулярных плоскостях и образуют вертикальные межреберные каналы, Устройство работает следующим образом: силовой выпрямительный блок с испарительным охлаждением, например собрайный по трехфазной симметричной мостовой схеме выпрямления (фиг.1) работает следующим образом: силовые полупро1835617 водниковые приборы 1, расположенные в вертикальных рядах, при прохождении через них электрического тока, выделяют тепловую мощность потерь. Тепловая мощность, в силу симметричности конструк- 5 ции приборов, распространяется поровну к анодному и катодному основаниям и далее от одного основания к индивидуальному теплоотводу 2. от другого — к групповому теплоотводу 3, Далее тепловой поток за счет 10 кипения и парообраэование передается промежуточному теплоносителю 6, например фреону 113, которым заполнена герме. тичная емкость 7. Пары фреона 113 поднимаются вверх емкости, достигают 15 конденсатора 8, конденсируются на его поверхности, конденсат стекает обратно в объем жидкости. Ребра групповых и индивидуальных теплоотводов ориентированы во взаимно перпендикулярных плоскостях 20 таким образом, что образуют вертикальные каналы. необходимые для более эффектив. ного теплообмена между теплоотводами и промежуточным теплоносителем. Кроме того, только такая взаимная ориентация ребер 25 позволяет создавать усилие сжатия приборов, находящихся в горизонтальных рядах, с помощью единого прижимного устройства. Для того. чтобы тепло от каждого силового полупроводникового прибора в 30 сторону анода и катода отводилось равномерно, тепловое сопротивление теплоотводов со стороны анода и катода должны быть одинаковы. Поэтому тепловое сопротивление группового теплоотвода, работающего 35 с одним вертикальным рядом приборов, должно быть во столько раз меньше одного индивидуального теплоотвода, сколько индивидуальных теплоотводов работает с тем же вертикальным рядом. то есть сколько 40 приборов в одном вертикальном ряде: игп

Rrm Riï

Вю и

45 где R< — тепловое сопротивление группоГ.т

soro теплоотвода, С/Вт;

R p" — тепловое сопротивление индивидуального теплоотвода, С/Вт;

n — количество приборов в одном верти- 50 кальном ряду.

Учитывая, что величина теплового сопротивления оребренных теплоотводов и площадь оребрения их связаны зависимостью

Rtn

Рор

Величины площади оребрения группового теплоотвода и индивидуального теплоотвода должны быть связаны следующим выражением

Fop г. = и Fop,è.

В случае выхода из строя одного силового полупроводникового прибора путем ослабления соответствующего прижимного винта 5 прибор освобождается от усилия сжатия и извлекается из теплоотводов, расположенных внутри прямоугольной скобы 4.

Использование данного изобретения при создании силовых полупроводниковых преобразовательных устройств с испарительным охлаждением позволяет существенно снизить массу и размеры агрегатов.

Кроме того появляется экономический эффект из-за снижения времени ремонта преобразователей на объектах эксплуатации.

Формула изобретения

1. Силовой выпрямительный блок с испарительным охлаждением, содержащий герметичную емкость, частично заполненную жидким промежуточным теплоносителем, конденсатор, размещенный в герметичной емкости, расположенные в герметичной емкости в жидком и ромежуточном теплоносителе полупроводниковые приборы таблеточного типа, собранные в параллельные столбы с чередующимися с ними индивидуальными оребренными теплоотводами и соединенные с ними индивидуальными прижимными элементами, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения ремонтопригодности и улучшения массогабаритных характеристик, он снабжен групповым теплоотводом с кольцевыми ребрами и групповым прижимным узлом, ребра индивидуальных теплоотводов выполнены прямыми, при этом столбы полупроводниковых приборов с чередующимися с ними индивидуальными теплоотводами ориентированы своими продольными геометрическими осями параллельно дну герметичной емкости, индивидуальные прижимные элементы установлены на групповом прижимном узле, а укороченные столбы размещены на групповом теплоотводе и зафиксированы на нем посредством группового прижимного узла, причем кольцевые ребра группового теплоотвода и прямые ребра индивидуальных теплоотводов расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях с образованием между ними межреберных каналов, ориентированных своими продольными геометрическими осями вдоль продольной геометрической оси герметичной емкости.

1835617

Fop.ã = ll Fcp,è.

2. Блок по п,1, отличающийся тем, что площади Fcpу и Fcp,и оребренных поверхностей соответственно индивидуального и группового теплоотводов имеют следующее соотношение: где n — количество силовых полупроводниковых приборов в одном пакете.

Составитель В,Каликанов

Техред M,Ìîðãåíòàë Корректор М.Керецман

Редактор

Заказ 29И Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101