Полупроводниковый реверсивный преобразователь с системой воздушного естественного охлаждения

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii>999l84

<ааааа Сфветеиив

@оциапиатичеаиик

Республии (6l ) Дополнительное к авт. свид-ву (22) ЗаЯвлено 07.05.79 (21) 2766212/18 21 (5! )М. Кл.

Н 05 К 7/20

Н 01 L 23/00 с присоединением заявки №

Гввуааратееае кавятвт

CCCP йа зева изв4ратенй и вткрмтий (23) Приоритет

Н 05 К 5/00

Опубликовано 23.02.83. Бюллетень № 7 (53) УДК 621..39 6.67.7 (088.8) Дата опубликования описания 23.02.83 (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

С СИСТЕМОЙ ВОЗДУШНОГО ЕСТЕСТВЕННОГО ОХЛАЖДЕНИЯ

Изобретение относится к полупроводниковой преобразовательной технике и мо-жет быть использовано в преобразовательных устройствах различного назначения: для питания электропривода, как низковольтного, так и высоковольтного, в металлур- 5 .гической, химической, текстильной и других отраслях. промышленности, для питания передающих устройств в технике связи, для витания сварочных установок различного назначения, питания электроприво- да в подвижном электротранспорте и в грузоподъемных механизмах.

Известна система электрического оборудования, смонтированная в шкафу, оклаж-- . даемая принудительно воздушным потоком.

Вентилятор, расположенный на полу шкафа, нагнетает основной восходящий поток возду ы. Электрическое оборудование установлено на горизонталЬно расположенных панего

asx„ Me eHH aa разных уровнях по высоте шкафа, образующих ряды. Шкаф снабжен воздушной системой высокого давления, Имеющей ответвления на уровне

2 каждо1"о ряда панелей и подающей воздушные струи от впускных ответвлений перпендикулярно к основному восходящему . потоку..Благодаря этому основной поток расчленяется на части и отклоняется в сторону нагретых частей электрического оборудоьания. С электрооборудованием соединены отводные каналы, позволяющие основному потоку воздуха протекать по нагретым местам к составным элементам, а затем вытекать йз.шкафа 1 J .

Недостатками устройства являются наличие системы принудительной вентиляции — вентилятора с электродвигателем, усложняющих конструкцию, условия эксплуатации, обслуживания и ремонта, а также требующей дополнительных затрат электроэнергии; а также системы высокого давления, разбивающей основной поток на ряд параллельных потоков, для чего требуется специальный источник высокого давления, что также усложняет конструкцию и условия ее эксплуатации.

99918

Кроме того, горизонтально расположенные панели, размещенные на разных уровнях по высоте шкафа, рбразуют ряды, что препятствует свободному доступу восходящих охлаждающих воздушных S потоков к охлаждаемым элементам электрического оборудования.

Наиболее близким к изобретению является полупроводниковый реверсивный пре- образователь с системой воздушного ес- te тественного охлаждения, содержащий корпус с перфорацией в его стенках, установленные в нем вдоль чаправления воздушного потока групповые охладители с токоведущими шинами, полупроводниковые эле-1s менты с индивидуальйыми охладителями с ребрами охлаждения, размещенные на каждом из групповых охладителей и образующие анодную и катодную группы встречно-параллельно включенных электрических мостов, и предохранители (2 ) .

Недостатком известного полупроводникбвого реверсивного преобразователя является то, что он не надежен в работе, так как не обладает достаточно высокой эффективностью охлаждения, имеет сложную конструкцию.

11ель изобретения — повышение эффек.тивности охлаждения и упрощение конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в полупроводниковом реверсивном преобразователе с системой воздушного естественного охлаждения, содержащем корпус с перфорацией в его стенках, 35 установленные- в нем вдоль направления. воздушного потока групповые охладители с ребрами охлаждения, соединенные с токоведущими шинами, полупроводнико. вые элементы с индивидуальными охлади- 4О, телями с ребрами охлаждения, размещенные .на каждом из групповых охладителей„ и образующие анодную и катодную группы встречно-параллельно включенных . электрическими мостов, и предохранители, 45 предохранители расположены между групповыми охладителями, а торцевые концы ребер охлаждения групповых и индивидуальных. охладителей расположены в плоскостях параллельных соответствующим стенкам с перфорацией.

На фиг. 1 показан полупроводниковый реверсивный преобразователь, вариант выполнения ребер охлаждения охладителей с расположением их торцевых концов в плоскостях параллельных передней и зад« 53 ней стенкам корпуса, общий вид; на фиг. 2 - ечение А-А на фиг. 1 с перфорацией в передней и задней стенках; на

4 4 фиг. 3 - то же, с перфорацией в передней стенке корпуса; на фиг. 4 — вид Б на фиг. 1, с перфорацией в противоположных стенках корпуса (в передней и задней, в нижней и верхней); на фиг. 5 - то же, с перфорацией в верхней, нижней стенках и в передней стенке корпуса; на фиг. 6то же, с перфорацией в пересекающихся стенках; на фиг. 7 - полупроводниковый реверсивный преобразователь, вариант выполнения ребер охлаждения охладителей с расположением их торцевых концов в плоскостях параллельных передней и задней стенкам корпуса, общий вид; на фиг. 8 - сечение В-В на фиг. 7, с перфорацией в- передней и задней стенках корпуса; на фиг. 9 — то же, с перфорацией в передней стенке корпуса; на фиг. 10— вид Г на фиг. 7, с перфорацией в противоположных стенках корпуса (в передней и задней, в нижней и верхней}; на фиг. 11то же, с перфорацией в верхней, нижней стенках и в перецней стенке корпуса; на фиг. 12 — электрическая схема включения групп встречно-параллельных электрических мостов полупроводникового реверI сивного преобразователя.

Полупроводниковый реверсивный преобразователь содержит металлический корпус

1, стенки которого выполнены с перфорацией 2 в зависимости от вариантов исполнения для подачи охлаждающего воздушного потока и отвода нагретого воздушного потока в окружающую среду, направление всз,пушного потока показано стрелками.

В каждом варианте выполнения в корпусе

1 установлены групповые охладители 3 с ребрами 4 и 5 охлаждения, на которых размещены индивидуальные охладители 6 с ребрами 7 охлаждения, образующие анодную и катодную группы всречно-параллельно включенных электрических мостов. Групповые охладители 3 установлены в корпусе 1 таким образом, что торцевые концы ребер 4 охлаждения и ребер 7 охлаждения индивидуальных охладителей 6 расположены в плоскостях параллельных соответствующим стенкам корпуса 1 с перфорацией 2, в одном варианте — передней 8 и задней 9 стенкам корпуса 1 или только его передней стенке 8, а в другом варианте выполнения ребер 4 и 7 охлаждения групповых и индивидуальных охладителей соответственно 3 и 6, а именно, при расположении их под углом, наклонными или перпендикулярными стенками с перфорацией могут быть нижняя

10 и верхняя 11 стенки корпуса 1. Пер5 Щ9 форация 2 может быть расположена и в боковых станках 12 н 13 корпуса 1 или

- одновременно только в смежных стенках, например, в верхней 11 и передней 8 стенках корпуса прн условии расположения торцевых концов соответствующих ребер и охлаждения групповых охладителей в плоскостях параллельных соответ ствующим стенкам корпуса 1 с перфораци.ей 2, 1Е

На камщом иэ групповых охладителей

3 с полуяроводниковьВми элементами 1417 и соединенными с индивидуальными охладителями 6 обоих вариантов исполнения образованы анодные и катодные груп- 5 пы электрических мостов, включенных. встречно-параллельно, при этом каждый групповой охладитель 3 соединен с токоведущцми шинами 18 и 19 выпрямленного тока обоих мостов поочередно, обьеди-20 няя электрически катсдные и анодные выводы полупроводниковых элементов 14 и 15, 16 и 17 соответственно двух встречно-параллельных мостов Х и )l

Оба групповых охладителя 3 с токоведу- И шими шинами 18 -и 19 установлены на изоляторах 20 н 21, опирающихся на опорные .элементы 22 и 23. В средней части корпуса 1 на изоляционной панели

24 установлены предохранители 25 и 26 5а электрического моста 1 и электрического моста Й, соответственно. Предохранители 25 и 26 расположены s передней час-. ти корпуса 1, в зоне, удобной для обслуживания. При включении реверсивного полупроводникового преобразователя, в зависимости от заданного режима, рабо тают группы полупроводниковых элементов 14 и 16 моста Т (вперед)или 15 и 17 моста Й (назад). Выпрямленный > ток проходит по групповому охладнтелю

3. Полупроводниковые элементы 14 и

16, например, моста .1 при этом нагре.ваются и отдают тепло с одной стороны индивидуальным охладителям 6, а с дру- <5 гой стороны групповым охладителям 3, так как включение мостов I-и П проис. ходит поочередно, то отдача тепла групповым охладителям 3 происходит также поочередно, от полупроводниковых элемен56 тов 14-17, тем самым поверхность теплоотвода работающих элементов возрастает, сохраняя при этом компактность. установки в целом.

Кроме того, групповые охладители 3 являются одновременно токоведущей шиной

55 анодной и катодной групп электрических мостов 1 и Й, работающих поочередно.

Тепло, выделяемое охладителями в меж

184 4 реберное пространство и в окружающую среду корпуса 1 переносится путем ес тественной конвекции воздуха. Вследствие того, что во всех типоиспопнениях реверсивного преобразователя каждый групповой охладитель 3 стороной с выходящими торцевыми концами ребер 4 охлаждения установлен параллельно перфорированной поверхности корпуса, основной cKoyoc T ной воздушный поток нагретый, образуемый в межреберном пространстве групповых и индивидуальных охладителей 3 и 6, свободно переходит в окружающую среду через перфорации 2, холодный воздушный поток может беспрепятствеьно проходить к теплоотдающей поверхности. Общая компановка теплонагруженных элементов преобразователя: полупроводниковых we ментов 14-17, предохранителей 25 и 26, такова, что на .пути - основных тепловых воздушных потоков отсутствуют какиелибо препятствия, при этом предохраните- ли 25 и 26 вынесены на отдельную панель

24 вне зоны полупроводниковых элемен- тов 14-17, следовательно воздушных потоков, и тем самым улучшается доступ к их обслуживанию.

Изобретение значительно упрощает конструкцию реверсивного преобразователя при одновременном повышении эффективности охлаждения.

Упрощение конструкции преобразователя достигается за счет того, что теплонагруженные элементы, например полупроводниковые элементы, скомпонованы на групповых охладителях, являющихся одновременно токоведущими шинами преобразователя. Таким образом, значительно сокращается количество соединительных и крепежных деталей для их монтажа, токоподвода, а также электроизоляционных материалов, что в итоге приводит к сокращению материалозатрат на изготовление, сокращение весогабаритных показателей н, в результате, занимаемой плошади.

Повышение эффективности охлаждения достигается за счет того, что каждый груп новой охлацитель стороной с вьтхоцящими. торцами ребер установлен параллельно перфорированной поверхности шкафа, что позволяет воздушному потоку беспрепятствен но проходить через перфорацию и межреберное пространство охладителей. Компоновка теплонагруженных элементов (полупроводниковых приборов) на каждом охладителе обеих групп мостов, как анодной, так и катодной, включенных встречно-параллельно, также способствует эффективности охлаждения, так как . теплоотводящая мощ»-

7 999 ность повышается вдвое. Кроме того, предохранители, вынесенные на отдельную панель вне основного теплового потока, не подогревают групповые охладители с приборами, т е. не ухудшают их охлаждение.

В результате изготовления преобразователя трудоемкость затрат на изготовление понижается в 2 раза, весогабарит» ные показатели — в 1,5 раза, занимаемая1о площадь обслуживания -в 2 раза.

Формула изобретения

Полупроводниковый реверсивный преобразователь с системой воздушного естественного охлаждения, содержащий корпус с перфорацией в его стенках, установленные в нем вдоль направления воздушного го потока групповые охладители с ребрами охлаждения, соединенные, с токоведущими

184

Я шинами, полупроводниковые элементы с индивидуальными охладителями с ребрами охлаждения, размещенные на каждом из групповых охладителей и образующие анодную и катодную группы встречнопараллельно включенных электрических мостов, и предохранители, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и упрощения конструкции, предохранители располо. жены между групповыми охладителями, а торцевые концы ребер охлаждения групповых и индивидуальных охладителей расположены в плоскостях, параллельных соответствующим стенкам с перфорацией.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 362251, кл. Н 05 К 5/00, 1975.

2. Патент США № 3955122, кл. 317-100, 04.05.76 (прототип).