7.2. КОНСТРУКЦИИ ОХЛАДИТЕЛЕЙ

В настоящее время охладители для СПП различных систем охлаждения рассматривают как самостоятельные типовые изделия, имеющие соответствующую нормативно-техническую документацию.

В литературе, посвященной вопросам охлаждения СПП, на сегодняшний день отсутствует единая терминология в части охладителей и основных параметров, необходимых для однозначного толкования понятий, характеризующих конструктивные, теплофизические и аэродинамические параметры охладителей. В стандарте СТ СЭВ 3161-81 сделана попытка систематизировать и сформулировать основные термины и определения параметров охладителей, широко применяемых в силовом полупроводниковом приборостроении.

Под типовым охладителем будем понимать функционально и конструктивно законченный узел, предназначенный для обеспечения нормального теплового режима СПП в преобразовательных устройствах в процессе эксплуатации.

Конструкция типового охладителя включает теплоотводы и прижимное устройство системы «СПП — охладитель» для СПП таблеточного исполнения (рис. 7.2, а), а для СПП штыревого исполнения — только теплоотводы (рис. ).

Теплоотводы.

Теплоотвод предназначен для передачи выделяемого СПП тепла в окружающую среду.

(см. оригинал)

Рис. 7.2. Конструкция охладителей и теплоотводов воздушных систем охлаждения: а для СПП таблеточного исполнения: 1 — теплоотвод; 2 - прижимное устройство; б - для СПП штыревого исполнения

Рис. 7.3. Теплоотвод охладителя жидкостной системы охлаждения СПП таблеточного исполнения: 1 — алюминиевый теплоотвод для теплоносителя-диэлектрика; 2 — медный теплоотвод для водяной системы охлаждения

Под окружающей средой понимается среда, на температуру которой не влияет тепловой режим системы «СПП — охладитель».

Теплоотвод состоит, как правило, из профиля с развитой оребренной поверхностью, теплоотдачи, токоотвода и элементов соединения его с профилем. Теплоотвод является основной частью, определяющей массогабаритные, тепловые и аэродинамические характеристики всей системы «СПП — охладитель».

В охладителях систем жидкостного охлаждения оребренный профиль входит внутрь корпуса теплоотвода (рис. 7.3).

Профили теплоотводов охладителей для СПП с воздушным охлаждением, выпускаемых по ТУ , изготавливаются методом прямого горячего прессования из алюминиевого сплава (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Профили для теплоотводов, изготавливаемые методом прямого горячего прессования

Рис. 7.5. Охладители на основе оребренных стержней для СПП: 1 - на ток 10—20 А: 2 — на ток 20—40 А; 3 — на ток

Они представляют собой оребренную с одной или с двух сторон плиту со специально предусмотренным местом для теплового и электрического контактов СПП. Ребра обеспечивают необходимую поверхность теплообмена. Для повышения эффективности теплосъема для СПП таблеточного исполнения применяют два теплоотвода, а следовательно, два оребренных профиля. В этом случае в профилях предусматривают место для размещения элементов прижимного устройства системы «СПП — охладитель» и токоотвода.

Для СПП штыревого исполнения применяют односторонний теплоотвод, а значит, и один оребренный профиль, в котором предусмотрено место для крепления токоотвода и СПП. Конструкция профиля — ребра, их геометрия, толщина, высота, межреберные расстояния — определяются тепловыми и аэродинамическими расчетами, а также промышленной технологией их изготовления. Например, известно, что минимальным по массе является ребро параболической формы, однако из-за сложности его промышленного изготовления отечественные предприятия и многие зарубежные фирмы изготавливают ребра трехугольного сечения. Высота ребер, изготавливаемых методом прямого горячего прессования, как правило, не превышает 60 мм, а толщина 3 мм. Межреберные зазоры профилей теплоотводов (воздушных систем охлаждения) находятся в пределах 6—12 мм. Толщина плиты основания колеблется в зависимости от типа СПП от 10 до 30 мм. Для предохранения СПП от коррозии на контактные поверхности теплоотвода устанавливают иногда прокладки из меди, серебра и других

Таблица 7.5. Габаритные и присоединительные размеры накатных охладителей

высокотеплопроводных материалов. Контактные поверхности оребренных профилей характеризуются высокой степенью чистоты, шероховатость контактных поверхностей теплоотводов в состоянии поставок профиля не превышает, как правило, 6 мкм. Для улучшения качества их контактов с сопрягаемыми деталями на них наносятся специальные теплопроводящие смазки типа (ГОСТ 19783-74), снижающие тепловые контактные сопротивления на 30—40%.

В целях снижения трудоемкости производства, материалоемкости и массогабаритных параметров теплоотводов для СПП штыревого исполнения на токи до 80 А применяется новый, более прогрессивный и экономичный способ их изготовления — способ прямой поперечной накатки оребрения на круглые стержни.

Таблица 7.6. Предельно допустимые параметры накатиых охладителей тниов

Этот способ позволяет получить оребренные стержни длиной до с наружным диаметром 43 мм. Полученный оребренный стержень разрезается на заготовки расчетной длины и обрабатывается с одной стороны для крепления на них СПП, с другой стороны для крепления теплоотвода в ПУ.

По этой технологии разработана унифицированная серия охладителей типов 0211, 0321, 0421 (ТУ ) для СПП на токи 10 — 80 А (рис. 7.5).

Массогабаритные и присоединительные параметры охладителей приведены в табл. 7.5.

Предельно допустимые параметры представлены в табл. 7.6.