Система жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора
Владельцы патента RU 2566679:
Изобретение относится к системам охлаждения и термостатирования с жидким теплоносителем. Технический результат — повышение энергетической эффективности системы жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора за счет исключения необходимости использования внешнего водоподъемного устройства для подачи охлаждающей среды через тепловоспринимающий элемент системы. Достигается за счет того, что в системе жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора, содержащей электромагнит, состоящий из подвижной и неподвижной частей, мембрану, стойку, подводящий и отводящий патрубки, корпус и стакан, стакан и стойка, в сечении которой закреплена мембрана, установлены оппозитно с торцов корпуса с образованием внутренней полости между ними, которая сообщена с подводящим и отводящим патрубками, неподвижная часть электромагнита закреплена со стойкой, а подвижная часть электромагнита связана с мембраной. Дополнительно введены два обратных клапана и пружина, причем обратные клапаны установлены на подводящий и отводящий патрубки, а пружина расположена во внутренней полости корпуса между мембраной и стаканом. 1 ил.
Изобретение относится к области приборостроения, теплоснабжения и холодоснабжения, где может найти применение в системах охлаждения и термостатирования с жидким теплоносителем.
Известна система водяного охлаждения силового полупроводникового преобразователя, содержащая теплоотводы с каналами, в каждом из которых размещена охлаждающая трубка из гибкого диэлектрического материала, вскрытыми в местах установки полупроводниковых приборов, с обеспечением непосредственно теплового контакта полупроводниковых приборов с охлаждающей трубкой, и соединительные трубки, охлаждающая и соединительная трубки выполнены в виде единого элемента, теплоотводы выполнены в виде дисков, а трубка из гибкого диэлектрического материала выполнена с разветвлениями, внутренние из которых размещены в каналах теплоотвода, а внешние охватывают его с внешней стороны, диски теплоотводов образованы отдельными профилированными пластинами, размещенными между разветвлениями трубки (SU №1772897 А1, МПК H05K 7/20, H01L 23/34, опубл. 30.10.1992 г. Бюл. №40).
Среди недостатков данной конструкции следует отметить относительно низкую эффективность отведения тепла, а также склонность внутренних поверхностей охлаждающей и соединительной трубок к зашламлению и отложениям, содержащимся в охлаждающей среде.
Наиболее близким техническим решением по совокупности существенных признаков является система жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора, которая содержит электромагнит, состоящий из подвижной и неподвижной частей, мембрану, цилиндрическую стойку, два патрубка, цилиндрический корпус, цилиндрический медный стакан и два гибких медных вывода, цилиндрический медный стакан и цилиндрическая стойка с закрепленной в ее торце мембраной установлены с противоположных торцов цилиндрического корпуса с образованием полости внутри цилиндрического корпуса между мембраной и дном цилиндрического медного стакана, которая выполнена проточной за счет двух патрубков, первый медный гибкий вывод соединен с цилиндрическим медным стаканом, второй медный гибкий вывод соединен с вентильным элементом, который установлен по центру дна внутри цилиндрического медного стакана, неподвижная часть электромагнита закреплена с цилиндрической стойкой, а подвижная часть электромагнита связана с мембраной (Исакиев А.И. Эффективные способы охлаждения силовых полупроводниковых приборов/ А.И. Исакеев, И.Г. Киселев, В.В. Филатов. — Л.: Энергоиздат. Ленингр. отд-ние, 1982. — 136 с., ил.).
Среди недостатков прототипа следует отметить обязательное наличие внешнего водоподъемного устройства для обеспечения подачи охлаждающей среды через патрубки, что требует дополнительных затрат энергии.
Технической задачей изобретения является повышение энергетической эффективности системы жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора за счет исключения необходимости использования внешнего водоподъемного устройства для подачи охлаждающей среды через тепловоспринимающий элемент системы.
Технический результат достигается за счет того, что в систему жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора, содержащую электромагнит, состоящий из подвижной и неподвижной частей, мембрану, стойку, подводящий и отводящий патрубки, корпус и стакан, при этом стакан и стойка, в сечении которой закреплена мембрана, установлены оппозитно с торцов корпуса с образованием внутренней полости между ними, которая сообщена с подводящим и отводящим патрубками, неподвижная часть электромагнита закреплена со стойкой, а подвижная часть электромагнита связана с мембраной, дополнительно введены два обратных клапана и пружина, причем обратные клапаны установлены на подводящий и отводящий патрубки, а пружина расположена во внутренней полости корпуса между мембраной и стаканом.
Предлагаемый вариант конструкции системы жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора представлен на чертеже. Система жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора включает в себя электромагнит, состоящий из подвижной 1 и неподвижной 2 частей, мембрану 3, стойку 4, подводящий 5 и отводящий патрубки 6, корпус 7, стакан 8, два обратных клапана 9 и пружину 10,
Система жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора работает следующим образом. Изначально обратные клапаны 9 связываются с системой утилизации тепла (на чертеже не указана) охлаждающей среды, к стакану 8 крепится силовой полупроводниковый прибор (на чертеже не указан), выступающий в данной системе как источник тепловыделений при прохождении через него электрического тока. После этого электромагнит включается в сеть переменного тока, в результате чего его подвижная часть 1 начинает совершать колебательные движения относительно неподвижной части 2 электромагнита, прикрепленной к стойке 4, которые затем передаются мембране 3. При изменении пространственного положения диафрагмы 3 относительно связанных между собой неподвижно стойки 4, корпуса 7 и стакана 8 создаются условия для отведения тепла от стакана 8 при пульсирующей циркуляции охлаждающей среды через подводящий 5 и отводящий 6 патрубки корпуса 7, которая обеспечивается за счет установленных на них обратных клапанов 9.
Пружина 10, расположенная во внутренней полости корпуса 7 между мембраной 4 и стаканом 8, обеспечивает возвращение диафрагмы 3 в исходное пространственное положение в момент, когда выталкивающие (втягивающее) усилие электромагнита, вызванное действием переменного электрического тока, отсутствует или ослабевает, а ее жесткость определяет высоту всасывания (или нагнетания) охлаждающей среды. Таким образом, данная система охлаждения силового полупроводникового прибора выступает одновременно как тепловоспринимающее устройство для снятия тепловыделений от силового полупроводникового прибора и как мембранный насос, перекачивающий охлаждающую среду в названной системе.
Для обеспечения гальванической развязки между силовым полупроводниковым прибором (на чертеже не указан) и самой системой жидкостного охлаждения в качестве жидкой охлаждающей среды рекомендуется использовать перфтортриэтиламин МД3-Ф или деионизированную воду, при этом корпус 7 должен быть выполнен из диэлектрического материала.
Для регулирования частоты пульсаций диафрагмы 3, а следовательно, расхода охлаждающей среды через внутреннюю полость корпуса 7 и интенсивности отведения тепла (термостатирования), рекомендуется использовать преобразователь частоты электрического тока, которым питается электромагнит, состоящий из подвижной 1 и неподвижной 2 частей.
При использовании данной конструкции системы жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора исключается необходимость применения внешнего водоподъемного устройства для обеспечения циркуляции охлаждающей среды через тепловоспринимающий элемент конструкции и обеспечивается интенсификация теплоотведения при ее пульсирующей циркуляции, в результате чего энергетическая эффективность названной системы повышается.
Система жидкостного охлаждения силового полупроводникового прибора, содержащая электромагнит, состоящий из подвижной и неподвижной частей, мембрану, стойку, подводящий и отводящий патрубки, корпус и стакан, при этом стакан и стойка, в сечении которой закреплена мембрана, установлены оппозитно с торцов корпуса с образованием внутренней полости между ними, которая сообщена с подводящим и отводящим патрубками, неподвижная часть электромагнита закреплена со стойкой, а подвижная часть электромагнита связана с мембраной, отличающаяся тем, что дополнительно содержит два обратных клапана и пружину, причем обратные клапаны установлены на подводящий и отводящий патрубки, а пружина расположена во внутренней полости корпуса между мембраной и стаканом.
Источник
Высоковольтные приводы переменного тока ACS ABB
Высоковольтные преобразователи частоты — это приводы, которые связаны с токами высокого напряжения.
Высоковольтные частотные преобразователи 
На просторах СНГ высоковольтным считается напряжение в распределительных сетях от 1 до 100кВ. В отличие от стран Европы и Америки в постсоветских странах понятие средневольтный, заменяют на высоковольтный согласно ГОСТ20859.1-89.
В западных странах понятие medium voltage (среднее напряжение) используется в сферах, где работают с распределением электроэнергии. Существует несколько классификаций этого параметра. Согласно Table 3 of IEC 60038, IEEE Std 1623-2004 и ANSI/IEEE 1585-2002 оно находиться в диапазоне от 1 до 35кВ.
Компания выпускает 8 серий, способных работать с высоким напряжением. Все они созданы для широкой сферы возможного применения. Однако, условно приводы ABB для среднего напряжения разделяются на две группы:
- Для общего назначения;
- Специальные.
Приводы общего назначения созданы для работы со стандартными асинхронными моторами. Они позволяют регулировать скорость оборотов вала электродвигателя. Это позволяет настраивать двигатель на необходимую скорость вращения.
Приводы специального значения используются для нестандартных применений для оборудования с особыми требованиями.
ABB Medium voltage drives общего назначения
Чаще всего устройства этой категории используются для работы в насосных и вентиляционных системах, компрессорах, смесителях и различных конвейерах. Сфера области применения также достаточно обширна. Такие приводы используются в самых различных отраслях:
- горнодобывающей;
- цементной;
- химической;
- нефтегазовой и т.д.
То есть сфера применения достаточно обширна. Помимо стандартных функций контроля, диагностики и регулирования такие устройства способны повышать экономию электроэнергии. Это позволяет не только сократить расходы на производство, но и уменьшить выброс вредных веществ и тепла в атмосферу.
К высоковольтным приводам общего назначения от АВВ относятся следующие серии:
- ACS1000
- ACS2000
- ACS5000
- ACS580MV
Каждая из этих моделей предназначена выполнять свои конкретные задачи, которые заявлены поставщиком.
ABB ACS1000 привод может работать с несколькими видами выходных напряжений (2,3 ; 3,3 ; 4 и 4,16кВ). Существует два варианта системы охлаждения – воздушная или водяная. В первом случае устройство может работать в диапазоне мощностей от 315кВт до 2мВт. При водном охлаждении преобразователь частоты может оперировать с мощностями уже до 5МВт. В устройстве имеются синусоидальные выходы, Также устройство имеет дугогасительную функцию. Наиболее часто представляемый привод используют для работы с индуктивными моторами.
ABB ACS2000 это привод работающий в диапазоне мощностей до 2,600кВт.Устройство взаимодействует с выходным напряжением в диапазоне от 4.0 до 6.9кВ и с максимальной выходной частотой 75Гц. В приводе установлено воздушное охлаждение, резервный охлаждающий вентилятор и выходной синусоидальный фильтр. Как и предыдущая серия, привод создан для работы с индукционными электромоторами.
ABB ACS5000 привод с воздушным охлаждением для работ с устройствами с максимальной мощностью до 7МВт. Выходное напряжение находиться в диапазоне от 6.0 до 6.9кВ. Устройство может работать с частотой до 75Hz, однако существует возможность приспособить его для режима с 250Нz. В приводе установлены встроенный входной трансформатор и резервный вентилятор. В приборе имеются функции прямого управления крутящим моментом и определения мгновенного коэффициента мощности сети на всем диапазоне рабочих скоростей.
ACS580MV полностью совместимый привод, который создан для работ с высоким напряжением. Все основные опции уже встроены в конструкцию, что минимизирует необходимость в дополнительном оборудовании. Работает п.ч. с выходным напряжением от 6 до 11кВ. Допустимая мощность зависит от параметра напряжения и находиться в диапазоне от 200 до 6300кВт. Наиболее часто устройство используют для управления в вентиляционных и насосных системах. Устройство может работать с постоянным и переменным крутящим моментом.
В целом представленные серии покрывают очень широкий диапазон допустимых мощностей и являются оптимальным решением для выполнения индустриальных задач.
Специализированные высоковольтные частотники
Помимо стандартных задач, приводы также создаются и под более конкретные сферы применения. Чаще всего такие устройства используются в ситуациях где нужно работать с мощным, высокоскоростным оборудованием. К ним относятся, например, судовые двигатели, прокатные станы, крупные насосы и т.д.
Все это оборудование имеет особые требования к характеристикам преобразователя частоты.
К данной категории относиться следующие приводы ABB:
Давайте рассмотрим их характеристики более детально.
ACS5000 это привод, который работает с выходным напряжением от 6 до 13.8 кВ и в диапазоне мощностей от 5 до 36МВт. В устройстве установлен конвертер типа VSI. Охлаждение осуществляется с помощью воды. Устройство имеет интегрированные защитные функции и синхронный байпас. Максимальная частота на выходе достигает 75Hz. Частотный преобразователь можно применять для работы с индукционными, синхронными и моторами с постоянным магнитом.
ACS6000 это привод с шинной постоянного тока, который может работать сразу с несколькими моторами, с мощностью в диапазоне от 3 до 36МВт. В частотном преобразователе доступны несколько видов выходного напряжения (2.3; 3.3; 4.0; 4.16кВ). Особенностью инвертора является оптимизированная схема импульсов для уменьшения гармоник сети ( с использованием IGCT). Сфера применения идентична предыдущей серии.
MEGADRIVE-LCI это тонко настраиваемый нагрузочный инвертор. Привод работает с мощностями диапазоном от 2 аж до 72MW. Производитель может по запросы увеличить допустимую мощность еще выше. Доступно две системы охлаждения на выбор: воздухом или водой. Устройство работает с выходными напряжениями от 2.1 до 10кВ. Наиболее часто этот частотник используют для работы с синхронными моторами.
ACS6080 это промышленный привод с высокой производительностью для критических приложений. Инвертер использует новую технологию MP3C control и может работать в диапазоне мощностей от 5до 36 МВт. Привод имеет модульную, дугогасительную коснтрукцию и обеспечивает повышенный уровень безопасности. Такой п.ч. создан для работы в металлургической и горнодобывающей промышленностях, где необходимо высокопроизводительное управление мотором.
В Заключение: ABB создало множество вариантов частотного преобразователя для работы с высоким напряжением. Основные модели способны выполнять обычные задачи, а специализированные помогут для задач с необычными требованиями.
На нашем сайте eltaltd.com.ua вы сможете найти каталог преобразователей частоты от ABB .
Подписывайтесь на наши обновления:
Источник
