Лекции по электронике2. Е. Ю. Салита
 Скачать 10.66 Mb.
|
|
9.3. Испарительное охлаждение с промежуточным теплоносителем Такие системы охлаждения состоят из двух контуров: внутреннего замкнутого, в котором используется своя охладительная среда – теплоноситель, и наружного разомкнутого, который обеспечивает охлаждение промежуточного теплоносителя. Принцип их действия заключается в том, что теплота от СПП передается жидкости, которая испаряется, ее пары по трубкам внутреннего контура поступают в конденсатор и конденсируются, затем конденсат вновь поступает к охладителю СПП. Конденсатор включается во внешний разомкнутый контур, например, воздушного или жидкостного охлаждения. В испарительной системе погружного типа (рис. 9.3, а) СПП 1, закрепленный в охладителях 2, помещаются в охлаждающую жидкость 3, которая заливается в закрытый бак 4. При нагревании приборов жидкость испаряется, и пар поступает в конденсатор 6, где конденсируется, и жидкость 7 из конденсатора вновь стекает в бак. Конденсатор охлаждается воздухом с помощью вентилятора 8. В качестве промежуточного теплоносителя используется легкокипящая жидкость, точка кипения которой 47 ºС. При этом в баке создается разрежение, что приводит к снижению точки кипения жидкости. Может применяться также разнесенная испарительная система (рис. 9.3, б), в которой полупроводниковые приборы 1 закрепляются с помощью охладителей 2, заполненных охлаждающей жидкостью. Корпус каждого охладителя посредствам изолирующих патрубков 3 и соединительных труб 4 сообщается с баком 6, заполненным охлаждающей жидкостью 5. Пары жидкости 7 поступают в конденсатор 8, и конденсат 9 вновь стекает в бак 6. Конденсатор охлаждается с помощью вентилятора 10.  а б Рис. 9.3. Испарительные системы охлаждения Обе рассмотренные системы испарительного охлаждения громоздки и сложны в эксплуатации. В современной преобразовательной технике перспективным является применение испарительной системы охлаждения с охладителями в виде тепловых труб (рис. 9.4), которые совмещают функции собственно охладителя и конденсатора.  Рис. 9.4. Схема испарительного охлаждения с тепловой трубой и график температуры Таблетка СПП 1 устанавливается на корпусе 2 охладителя, в который вмонтированы одна или несколько трубок 3. Внутренняя поверхность трубок покрыта слоем материала 4 с капиллярными каналами. Трубки герметически запаяны и снабжены ребрами 5, многократно увеличивающими поверхность теплопередачи внешней охлаждающей среды. Внутренняя полость корпуса 2 и трубок 3 заполнена на 20-30 % объема жидкостью (промежуточный теплоноситель). Жидкость испаряется и в виде пара 6 движется вдоль трубок, где пары охлаждаются и конденсируются. Конденсат 7 по капиллярным каналам возвращается в зону нагревания. С помощью вентилятора 8 воздух внешней среды направляется в межреберное пространство охладителя и выводит теплоту во внешнее пространство. В охладителе имеются (рис. 9.4) зоны парообразования 1, передачи теплоты 2, конденсации 3. В зоне 1 происходит интенсивное поглощение теплоты, а в зоне 3 – выделение теплоты. В отличие от простого охладителя, у которого теплосток со всех точек поверхности крайне неравномерный, в тепловой трубе достигается высокая интенсивность использования охлаждающей поверхности, благодаря чему можно рассеивать мощности до нескольких киловатт. При этом размеры и масса трубчатых охладителей меньше, чем у обычных воздушных охладителей. Тепловые трубы для СПП на токи 320-2000 А имеют длину L = 600-650 мм, ширину В = 100-120 мм, высоту H = 60 мм. 9.4. Сравнение систем охлаждения Ниже приведены обобщенные значения тепловых сопротивлений воздушной, водяной и испарительной систем охлаждения для СПП штыревого и таблеточного исполнения.
Испарительное охлаждение с тепловыми трубами позволяет получить результаты по интенсивности теплоотвода, сопоставимые с водяным охлаждением. При этом упрощается конструкция и снижаются затраты на эксплуатацию преобразователей. Сравнение по удельным габаритным показателям показывает, что для мощных СПП на токи 500-2000 А требуется объем на один прибор при обычных охладителях примерно 15 дм3, а для тепловых труб – 5 дм3. Поэтому наиболее эффективно применение мощных СПП с испарительной системой охлаждения. Библиографический список 1. Бурков А.Т. Электроника: физические основы, полупроводниковые приборы и устройства: Учебное пособие / А. Т. Бурков. СПб.: Петербургский гос. ун-т путей сообщения, 1999. 290 с. 2. Бурков А. Т. Электронная техника и преобразователи: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / А. Т. Бурков. М.: Транспорт, 1999. 464 с. 3. Лачин В. И. Электроника: Учебное пособие / В. И. Лачин, Н. С. Савелов. Ростов н/Д: изд-во «Феникс», 2005 (2004). 704 (576) с. 4. Миловзоров О. В. Электроника: Учебник для вузов / О. В. Миловзоров, И. Г. Панков. 2-е изд., перераб. М.: Высшая школа, 2005. 288 с. 5. Воронин П. А. Силовые полупроводниковые ключи: семейства, характеристики, применение / П. А. Воронин. М.: Изд. дом «Додэка-ХХI», 2001. 384 с. 6. Прянишников В. А. Электроника: Полный курс лекций / В. А. Прянишников. СПб: «КОРОНА принт», 2004. 416 с. 7. Жеребцов И. П. Основы электроники / И. П. Жеребцов. Л.: Энергоатомиздат, 1985. 352 с. 8. Засорин С. Н. Электронная и преобразовательная техника: Учебник для вузов ж.-д. трансп. / С. Н. Засорин, В. А. Мицкевич, К. Г. Кучма. М.: Транспорт, 1981. 319 с. 9. Вайсбурд Ф. И. Электронные приборы и усилители: Учебник для техникумов / Ф. И. Вайсбурд, Г. А. Панаев, Б. Н. Савельев. М.: Радио и связь, 1987. 472 с. 10. Зорохович А. Е. Основы электроники для локомотивных бригад / А. Е. Зорохович, С. С. Крылов. М.: Транспорт, 1983 (1992). 224 с. 11. Основы промышленной электроники: Учебник для вузов / В. Г. Герасимов, О. М. Князьков, А. Е. Краснопольский и др.; Под ред. В. Г. Герасимова. М.: Высшая школа, 1986. 336 с. 12. Чебовский О. Г. Силовые полупроводниковые приборы: Справочник / О. Г. Чебовский, Л. Г. Моисеев, Р. П. Недошивин. М.: Энергоатомиздат, 1985. 400 с. 13. Бервинов В. И. Электроника и микропроцессорная техника на подвижном составе / В. И. Бервинов. М.: Транспорт, 1997. 216 с. 14. Диоды: Справочник / О. П. Григорьев, В. Я. Замятин, Б. В. Кондратьев и др. М.: Радио и связь, 1990. 336 с. 15. Тиристоры: Справочник / О. П. Григорьев, В. Я. Замятин, Б. В. Кондратьев и др. М.: Радио и связь, 1990. 336 с. 16. Хазен М. М. Исследование теплового сопротивления охладителей на базе тепловых труб для силовых полупроводниковых приборов / М. М. Хазен, Н. П. Красова // Развитие систем тягового электроснабжения: Сб. науч. тр. / ВНИИЖТ. М., 1991. С. 91 – 99. 17. Литовченко В. В. Современные силовые управляемые полупроводниковые приборы / В. В. Литовченко, О. Б. Баранцев, А. Е. Чекмарев // Локомотив. 1998. № 10. С. 24 – 28. |