Полупроводниковый реверсивный преобразователь с системой воздушного естественного охлаждения

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 99984 Сфез СфветеиикСоциалистическиРесяублии(5)М. Кл, Н 05 К 7/20 Н 0123/00 с присоединением заявкиГевуааратееье кавит СИР в аеа эвретей и еткрапй(53) УДК 621. .396.67,7 088,8) Дата опубликовании описания 23.02,83(54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ РЕВЕРСИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕ С СИСТЕМОЙ ВСОДУШНОГО ЕСТЕСТВЕННОГО ОХЛАЖДЕН1Изобретение относится к полупроводниковой преобразовательной технике и может быть использовано в преобразовательных устройствах различного назначения: для питания электропривода, как низковольтного, так и высоковольтного, в металлур .гической, химической, текстильной и другихотраслях. промышленности, для питания передающих устройств в технике связи, для витания сварочных установок различного назначения, питания электроприво- о да в подвижном электротранспорте и в грузоподъемных механизмах.Известна система . электрического оборудования, смонтированная в шкафу, оклаждаемая принудительно воздушным потоком.Вентилятор, расположенный на полу шкафа, нагнетает основной восходящий поток воздущ. Электрическое оборудование установлено на горизонталЬно расположенных панегО лях, размещенных на разных уровнях по высоте шкафа, образующих ряды. Шкаф снабжен воздушной системой высокого давления, Имеющей ответвления на уро не каждого ряда панелей и подающей воздушные струи от впускных ответвлений перпендикулярно к основному восходящему,потоку. Благодаря этому основной потокрасчленяется на части и отклоняется всторону нагретых частей электрическогооборудоьания. С электрооборудованиемсоединены отводные каналы, позволяющиеосновному потоку воздуха протекать понагретым местам к составным элементам, а затем вытекать йз шкафа 1 ,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 высо.кого давления, разбивающей основной поток на ряд параллельных потоков, для чего требуется специальный источник высокого давления, что также усложняет конструкцию и условия ее эксплуатации.99918 3Кроме того, горизонтально расположенные панели, размещенные на разных уровнях по высоте шкафа, рбразуют Ряды,что препятствует свободному доступувосходящих охлаждающих воздушных 5потоков к охлаждаемым элементамэлектрического оборудования.Наиболее близким к изобретению является полупроводниковый реверсивный пре-образователь с системой воздушного естественного охлаждения, содержащий корпус с перфорацией в его стенках, установленные в нем вдоль чаправления воздушного потокагрупповые охладители с токоВЕДУЩИМИ ШИНаМИ, ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ эЛЕ менты с индивидуальйьми охпадителямис ребрами охлаждения, размещенные накаждом из групповых охладителей и образующие анодную и катодную группывстречно-параллельно включенных электрических мостов, и предохранители 2.Недостатком известного полупроводникбвого реверсивного преобразователяявляется то, что он не надежен в работе,так как не обладает достаточно высокойэффективностью охлаждения, имеет сложную конструкцию.Цель изобретения - повышение эффективности охлаждения и упрощение конструкции,30Поставленная цель достигается тем,что в полупроводниковом реверсивномпреобразователе с системой воздушногоестественного охлаждения, содержащемкорпус с перфорацией в его стенках,35установленные. в нем вдоль направлениявоздушного потока групповые охладители с ребрами охлаждения, соединенныес токоведущими шинами, полупроводниковые элементы с индивидуальными охлади,. телями с ребрами охлаждения, размещенные .на каждом из групповых охладителейи образующие анодную и катодную группы встречно-параллельно включенныхэлектрически мостов, и предохранители,45предохранители расположены между групповыми охладителями, а торцевые концыребер охлаждения групповых и индивидуальных. охладителей расположены в плоскостях параллельных соответствующимстенкам с перфорацией.На фиг. 1 показан полупроводниковыйреверсивный преобразователь, вариантвыполнения ребер охлаждения охладителейс расположением ихторцевых концов вплоскостях параллельных передней и зад 55ней стенкам корпуса, общий вид; нафиг. 2 -ечение А-А на фиг. 1 с перфорацией в передней и задней стенках; на 4 4фиг. 3 - то же, с перфорацией в переднейстенке корпуса; на фиг, 4 - вид Б нафиг. 1, с перфорацией в противоположныхстенках корпуса (в передней и задней, внижней и верхней); на фиг. 5 - то же, сперфорацией в верхней, нижней стенкахи в передней стенке корпуса; на фиг. 6 -.то же, с перфорацией в пересекающихсястенках; на фиг. 7 - полупроводниковыйреверсивный преобразователь, вариантвыполнения ребер охлаждения охладителей с расположением их торцевых концов в плоскостях параллельных переднейи задней стенкам корпуса, общий вид;на фиг, 8 - сечение В-В на фиг, 7, сперфорацией в передней и задней стенкахкорпуса; на фиг. 9 - то же, с перфорациейв передней стенке корпуса; на фиг. 10 -вид Г на фиг. 7, с перфорацией в противоположных стенках корпуса (в переднейи задней, в нижней и верхней); на фиг. 11 то же, с перфорацией в верхней, нижнейстенках и в перецней стенке корпуса; нафиг. 12 - электрическая схема включения групп встречно-параллельных электрических мостов полупроводникового реверсивного 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 всзпушного 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. ПерВ Щ 9 форация 2 может быть расположена и в боковых стенках 12 н 13 корпуса 1 или - одновременно только в смежных стенках, например, в верхней.11 и передней 8 стенках корпуса прн условии расположе- З ния торцевых концов соответствующих ребер и охлаждения групповых охладителей в плоскостях параллельных соответствующим стенкам корпуса 1 с перфораци. ей 2, 1 ЕНа камщом иэ групповых охладителей 3 с полуяроводниковьЕми элементами 1417 и соединенными с индивидуальными охладителями 6 обоих вариантов исполнения образованы анодные и катодные группы электрических мостов, включенных. встречно-параллельно, при этом каждый групповой охладитель 3 соединен с токоведущцми шинами 18 и 19 выпрямленного тока обоих мостов поочередно, обьединяя электрически катаные и анодные выводы полупроводниковых элементов 14 и 15, 16 и 17 соответственно двух встречно-параллельных мостов 1 и 0 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 зйэлектрического моста 1 и электрического моста Й , соответственно. Предохранители 25 и 26 расположены в передней час-.ти корпуса 1, в зоне, удобной для обслуживания. При включении реверсивного полупроводникового преобразователя, взависимости от заданного режима, работают группы полупроводниковых элементов 14 и 16 моста 1 (вперед)или 15и 17 моста Й (назад). Выпрямленный 4 ток проходит по групповому охладнтелю 3. Полупроводниковые элементы 14 и16, например, моста .1 при этом нагре.ваются и отдают тепло с одной стороныиндивидуальным охладителям 6, а с дру-гой стороны групповым охладителям 3,мк как включение мостов 1-и И проис. ходит поочередно, то отдача тепла групповым охладителям 3 происходит также поочередно, от полупроводниковых элемен 56 тов 14-17, тем самым поверхность теплоотвода работающих элементов возрастает, сохраняя при этом компактность. установки в целом.Кроме того, групповые охладители 3являются одновременно токоведущей шинойЯ ф анодной и катодной групп электрическихмостов 1 и Й, работающих поочередно,Тепло, выделяемое охладителями в меж184реберное пространство и в окружающуюсреду корпуса 1 переносится путем естественной конвекции воздуха. Вследствиетого, что во всех типоиспопнениях реверсивного преобразователя каждый групповойохладитель 3 стороной с выходяпщми торцевыми концами ребер 4 охлаждения установлен параллельно перфорированнойповерхности корпуса, основной скоростной воздушный поток нагретый, образуемый в межреберном пространстве групповых и индивидуальных охладителей 3 и 6,свободно переходит в окружающую средучерез перфорации 2, холодный воздушныйпоток может беспрепятствеьно проходитьк теплоотдающей поверхности. Общая компановка теплонагруженных элементовпреобразователя: полупроводниковых элементов 14-17, предохранителей 25 и 26,такова, что на .пути основных тепловыхвоздушных потоков отсутствуют какиелибо препятствия, при этом предохраните-ли 25 и 26 вынесены на отдельную панель24 вне зоны полупроводниковых элемен-тов 14-17, следовательно воздушныхпотоков, и тем самым улучшается доступк их обслуживанию.Изобретение значительно упрощаетконструкцию реверсивного преобразователя при одновременном повьнценни эффективности охлаждения,Упрощение конструкции преобразователя достигается за счет того, чтотеплонагруженные элементы, например нолупроводннковые элементы, скомпонованына групповых охладителях, являющихсяодновременно токоведущими шинами преобразователя. Таким образом, значительно сокращается количество соединительных и крепежных деталей для их монтажа,токоподвода, а также электроизоляционныхматериалов, что в итоге приводит к сокрашению материалозатрат на изготовление,сокрашение весогабаритных показателей н,в результате, занимаемой плошади.Повышение эффективности охлаждениядостигается за счет того, что каждый групповой охлацитель стороной с выхоцвиимиторцами ребер установлен параллельно перфорированной поверхности шкафа, что позволяет воздушному потоку беспрепятственно проходить через перфорацию и межреберное пространство охладителей. Компоновкатеплонагруженных элементов (полупроводниковых приборов) на каждом охладителеобеих групп мосов, как анодной, так икатодной, включенных встречно-параллельно, также способствует эффективностиохлаждения, так как теплоотводящая мощ7 999 ность повыцается вдвое. Кроме того, предохранители, вынесенные на отдельную панель вце 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, занима емая 1 о площадь обслуживания -в 2 раза. формула изобретения15Полупроводниковый реверсивный преобразователь с системой воздушного естественного охлаждения, содержащий корпус с9 перфорацией в его стенках, установленные в нем вдоль направления воздушного гО потока групповые охладители с ребрами охлаждения, соединенные, с токоведущими Я 48шинами, полупроводниковые элементы с индивидуальными охладителями с ребрами охлаждения, размещенные на каждом из групповых охладителей и образующие анодную и катодную группы встречно- параллельно включенных электрических мостов, и предохранители, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности охлаждения и упрощения конструкции, предохранители располо 4 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 США362251,кл, Н 05 К 5/00, 1975. 2. Патент США3955122,кл, 317-100, 04.05,76 (прототип).