Силовой выпрямительный блок с испарительным охлаждением

(5 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) АНИЕ ИЗОБРЕТЕН РСКОМУ С ТЕЛЬСТВУ(57) Область испо изобретение относ именно к полупров жет быть использо образователях эл Сущность изобрете ремонтоспособнос размеров блока в с блоке с испаритель вые полупроводник ложены между и групповыми 8 тепл 93. Бюл, М 31вский государственный универН.П,Огареваликдновкое свидетельство СССРкл, Н 01 1 23/34, 1978.Ф Рг М 2704781, кл, Н 05 К 7/20,23/34, 03,08.78.ВОЙ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЬЙ БЛОКТЕЛЬНЫМ ОХЛАЖДЕНИЕМ У(54) СИЛОС ИСПАРИ 5 К 7/20, Н 01 Е. 23/ льзования .изобретения, ится к электротехнике, а одниковой технике, и мовано в статических преектрической энергии. ния: с целью повышения ти, снижения массы и иловом выпрямительном ным охлаждением силоовые приборы 1 распондивидуальными 2 и оотводами и соединены1835 б 17 5 10 15 20 25 30 35 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,Целью 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, 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 групповых теплоотводов расположены во взаимоперпендикулярных плоскостях и образуют вертикальные межреберные каналы, 1 з,п. ф-лы, 2 ил. Еор.г. = иЕор.игде Еор, - площадь оребренной поверхности группового теплоотвода,м;Еор,и - площадь ореб,енной поверхности индивидуального теплоотвода, м;и - 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 иобразуют 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 полупро 1835617водниковые приборы 1, расположенные в вертикальных рядах, при прохождении через них электрического тока, выделяют тепловую мощность потерь. Тепловая мощность, в силу симметричности конструк ции приборов, распространяется поровну к анодному икатодному 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 б, 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 эффективного 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:ИГПге В 1 пВви45где Яь- тепловое сопротивление группоГ.твого теплоотвода, С/Вт;ЙФ- тепловое сопротивление индивидуального теплоотвода, С/Вт;и - количество приборов в одном вертикальном рядуУчитывая, что величина теплового сопротивления оребренных теплоотводов и площадь оребрения их связаны зависимостью551Вр "Рор Величины площади оребрения группового теплоотвода и индивидуального теплоотвода должны быть связаны следующим выражениемГор.г. = иГор.и.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 устоойств 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, содеожащий 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 щ и й с я тем, что, с целью повышения ремантопригодности 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 Рор.г = иГор,и. 2. Блок по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что площади Гор,г и Гор.и оребренных поверхностей соответственно индивидуального и группового теплоотводов имеют следующее соотношение: где и - количество силовых полупроводниковых приборов в одном пакете. Составитель В,КаликановТехред М,Моргентал Корректор М.Керецм. Редакт Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 29 И Тираж Подписное 8 НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035. Москва, Ж, Раушская наб 4/5