Конструкции систем испарительного погружного охлаждения СПП.

Отечественные конструкции систем погружного испарительного охлаждения СПП построены по следующему принципу. Силовые полупроводниковые приборы располагают между специальными теплоотводами с развитой теплоотдающей поверхностью. Они же являются токоотводами. Усилие сжатия СПП и теплоотводов осуществляется с помощью прижимных устройств, состоящих из титановых стяжных болтов с гайками и траверс (плоских) из стали . В зависимости от диаметра выпрямительного элемента определяются усилия сжатия прибора с теплоотводами. (Удельная сжимающая нагрузка должна лежать в пределах 120—140 кг на 1 см контактной поверхности прибора.)

Силовые полупроводниковые приборы в сборе с охладителями размещают в герметичной емкости в среде промежуточного теплоносителя — легкоплавкой диэлектрической жидкости — ниже уровня теплоносителя. Герметичная емкость изготавливается из нержавеющей стали толщиной 1—2 мм. Для конденсации паров кипящего промежуточного теплоносителя предусмотрен конденсатор - теплообменник.

В случае конечного (внешнего) водяного теплообмена теплообменник располагают внутри герметичной емкости, выше уровня теплоносителя; в случае воздушного конечного теплообмена теплообменник располагают вне герметичной емкости и соединяют с ней паропроводом и конденсатором.

Двусторонние теплоотводы в испарительных погружных системах охлаждения СПП могут быть (рис. 7.26) изготовлены из медных дисков, оребренных прямыми кольцевыми ребрами высотой 15—20 мм. Толщина ребер 3—4 мм, межреберное расстояние равно 2—3 мм, число ребер двустороннего теплоотвода составляет 8—16 в зависимости от уровня отводимой мощности тепловых потерь.

В случае водяного конечного теплоотвода можно использовать радиатор для конденсации наров фреона-113 или МД-ЗФ, представляющий собой гидравлическую систему оребренных медных трубок, серийно выпускаемых отечественной промышленностью. Внешний диаметр трубки

Рис. 7.26. Конструкция двустороннего теплоотвода-испарителя для СПП таблеточного исполнения

Рис. 7.27. Зависимость теплового сопротивления теплоотвода СПП (одной половины) от диаметра ребра (а) при разном числе ребер n и числа ребер (б) (диаметр оребрения) 24, диаметр несущей трубки 14, внутренний диаметр (для воды) 10, толщина ребер 0,3, шаг оребрения 2,5 мм.

Трубки длиной соединяют коллекторами. Трубки можно располагать в один или несколько вертикальных рядов. Число трубок в горизонтальном ряду n; число рядов по вертикали т. Общая длина трубок теплообменника, :

В случае воздушного принудительного охлаждения в качестве теплообменников используют трубчато-пластинчатые радиаторы типов , серийно изготавливаемые отечественной автомобильной промышленностью.

Рис. 7.28. Зависимость теплового сопротивления двусторонних охладителей СПП таблеточного типа от рассеиваемой мощности Р при различных видах охлаждения: 1 — охладитель ОА-ОЗЗ, ТУ ; 2 - косвенное водяное охлаждение, расход воды — ; 3 - испарительное погружное охлаждение; 4 — водяное охлаждение, расход воды —

Рис. 7.29. Зависимость тока тиристора от температуры перехода при различных видах охлаждения: 1 — воздушное охлаждение, охладитель ; 2 — водяное косвенное охлаждение, расход воды — ; 3 — испарительное погружное охлаждение; 4 — водяное охлаждение, расход воды —

Рис. 7.30. Сравнение различных систем охлаждения СПП по удельным показателям

В зависмимости от суммарной мощности тепловых потерь СПП в силовых блоках выбирают различные сочетания этих радиаторов. Технические данные теплоотводов разработанных силовых полупроводниковых блоков с испарительным охлаждением погружного типа представлены на рис. .

На рис. 7.30 показаны удельные массогабаритные коэффициенты , представляющие собой количества тепловой мощности, рассеиваемой единицей массы или объема той или иной системой охлаждения:

где m — масса СПП и охлаждающей системы, кг; v — объем СПП и охлаждающей системы,

Из анализа массогабаритных показателей видно, что эффективность испарительного, погружного охлаждения СПП в 3, 4 и 5 раз соответственно выше воздушного принудительного охлаждения и в 1,5; 2; 3 раза выше водяного.

Испарительное охлаждение погружного типа особенно эффективно для мощных СПП таблеточного исполнения с диаметром выпрямительного элемента 50—125 мм.