Водяное охлаждение в силовой электронике

June 28, 2013 by admin Комментировать »

Водяное охлаждение трансформаторов, полупроводниковых приборов и шин обеспечивает получение больших мощностей при заданных размерах и весе оборудования. В отличие от воздушного водяное охлаждение требует использования вторичного теплообменника, удаляющего тепло во внешнюю среду. Несмотря на это, водяное охлаждение широко применяется для реализации полной нагрузочной способности тиристоров и IGBT-транзисторов. Водяные трубки, как правило, закручивают таким манером, чтобы создать в потоке воды турбулентность, что связано с низкой теплоотводящей способностью ламинарного течения. Сырая (необработанная) вода редко подходит для использования в электронике из-за ее электропроводности. Чистая вода может применяться только при температуре окружающего воздуха выше температуры замерзания воды. По этой причине намного чаще используются растворы на основе гликоля. Химически чистый этиленгликоль использовался много лет, но в последнее время требования охраны окружающей среды привели к переходу на пропиленгликоль. Совершенно необходимо применять химически чистые гликоли, так как обычные незамерзающие жидкости (например, автомобильные антифризы) часто имеют в своем составе ингибиторы коррозии, которые увеличивают электропроводность.

На Рис. 15.2 показана в упрощенном виде схема системы охлаждения. Насос создает давление во входном коллекторе, который затем питает системы охлаждения полупроводниковых приборов, обмоток трансформаторов, шин и шкафов. Потоки охлаждающей жидкости в различных ветвях системы регулируются дроссельными клапанами. Эти клапаны позволяют при проведении ремонтных работ изолировать ту или иную ветвь. Выходной коллектор соединен с теплообменником, в котором происходит обмен тепла с водой из системы водоснабжения предприятия или с воздухом. Еще одним элементом системы является деионизатор. В нем, с использованием ионообменных смол, осуществляется удаление из охлаждающей жидкости как катионов, так и анионов. Как правило, деионизатор снабжен байпасным клапаном, так что через него проходит небольшая часть потока охлаждающей жидкости. Деионизатор необходим для устранения из жидкости ионов металлов, входящих в состав элементов конструкции системы охлаждения и приводящих к увеличению электропроводности охлаждающей жидкости, даже если первоначально в систему была залита дистиллированная вода. И наконец, в систему входит питающий бак, который не только используется при заполнении системы охлаждения, но и создает в ней повышенное давление, необходимое для исключения кавитации в насосе. Этот бак устанавливают в самой высокой точке системы. Как правило, потери жидкости в системе столь малы, что для пополнения можно использовать водопроводную воду.

Элементы системы изготавливаются из нержавеющей стали, пластмассы или меди. В качестве шлангов применяются резиновые шланги с низкой электропроводностью, используемые также в электрохимической промышленности. Эти шланги имеют сопротивление не менее 1.0 мОм на фут длины (3.0 мОм на метр) и проходят испытания давлением 300 фунтов на квадратный дюйм (21.0 кгс/см2). Соединения шлангов выполняют с помощью специальных хомутов. В состав системы жидкостного охлаждения входят также тепловые выключатели, байпасные клапаны, измерители скорости потока, термометры, температурные регуляторы, датчики давления, устройства дистанционного измерения параметров, датчики уровня и сливные отверстия. Насосы обычно применяются центробежного типа, с

Рис. 15.2. Схема системы водяного охлаждения

рабочим колесом из нержавеющей стали или бронзы. В больших системах мощность двигателей достигает нескольких лошадиных сил. Почти всегда для надежности устанавливается два двигателя.

В других системах охлаждения, используемых в электрохимическом производстве, успешно применяются детали из алюминия и пластиковые трубы с низким давлением охлаждающей жидкости.

Источник: Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI, 2008. — 252 c.: ил. (Серия «Силовая электроника»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты