Устройство охлаждения трансформаторно-реакторно-выпрямительного блока электроподвижного состава Советский патент 1992 года по МПК B60H3/00 B60M3/00 

Изобретение относится к устройствам для охлаждения трансоформаторно-реак- торно-выпрямительного блока в устройствах электрической тяги, преимущественно электропоездов переменного тока.

Известно устройство для охлаждения трансформаторно-реакторно-выпрямитель- ного блока, где преобразователь выполнен из силовых полупроводниковых приборов, собранных с ребристыми охладителями, помещенными в поток охлаждающего воздуха, принудительно подаваемого вентилятором, трансформатор и реактор помещены в масляные резервуары, сообщенные посредством трубопроводов и циркуляционного насоса с теплообменником.

Известны также устройства, содержащие в качестве теплоносителя низкокипящий хладагент.

В известных устройствах достигается эффективное охлаждение за счет снижения теплового сопротивления теплопередаче от источников греющей мощности рассеяния до воздуха окружающей среды, обеспечивающее повышение их нагрузочной способности.

Снижение теплового сопротивления системы принудительного воздушного охлаждения постоянной интенсивности, а тем более систем с применением промежуточных низкокипящих хладагентов, преобразо ч

О .jt

сл

,01

о

вателей устройств электрической тяги, рассчитанных для работы в повторно-кратковременных режимах, приводит к росту темпа нагревания силовых полупроводниковых приборов и, как следствие, к снижению их перегрузочной способности, обусловленной ростом амплитуды колебаний температур. Последнее вытекает из условия постоянства для данной системы величины, представленной произведением темпа нагревания на тепловое сопротивление.

Повышение нагрузочной способности преобразователя при одновременном снижении его перегрузочной способности для расчетного графика тепловой нагрузки, представляющего для устройств электрической тяги композицию номинальной тепловой нагрузки с рядом различных по уровню и длительности кратковременных тепловых перегрузок, не обеспечивает повышения удельной мощности охлаждаемых силовых полупроводниковых приборов при переменной тепловой нагрузке.

Наиболее близким по технической сущности является устройство охлаждения трансформаторно-реакторно-выпрямитель- ного блока, в котором ребристая часть охладителей силовых полупроводниковых приборов преобразователя помещена в поток охлаждающего воздуха, вызываемого движением электроподвижного состава, что позволяет исключить из системы охлаждения мотор-вентилятор и понизить, за счет использования теплоемкости охладителей, темп нагревания силовых полупроводниковых приборов. Однако в этом устройстве снижается нагрузочная способность преобразователя вследствие снижения эффективности охлаждения из-за малых скоростей охлаждающего воздушного потока в ребристой части охладителя.

Целью изобретения является повышение удельной мощности охлаждаемых силовых полупроводниковых приборов при переменной тепловой нагрузке.

Поставленная цель достигается тем, что устройство снабжено дополнительным резервуаром, с размещенным в нем упомянутым ребристым охладителем, который сообщен с теплообменником и с одним из масляных резервуаров, установленными на входе и выходе из теплообменника перегородками из пористого материала, при этом все резервуары заполнены теплоносителем, представляющим раствор масла и хладагента.

На чертеже приведена принципиальная схема устройства охлаждения трансформа- торно-реакторно-выпрямительного блока,

Устройство охлаждения трансформа- торно-реакторно-выпрямительного блока содержит масляные герметичные резервуары 1, 2 с размещенными в них охлаждаемыми элементами 3 (керн и обмотки трансформатора, обмотки сглаживающего реактора), впускные и выпускные трубопроводы 4, масляный герметичный резервуар 5 с установленным в нем ребристым охладителем б силовых полупроводниковых прибо- ров преобразователя, герметичный циркуляционный насос 7, соединенный впускным и выпускным трубопроводами 8, 9 с теплообменником 10. Теплообменник 10 помещен в поток окружающей среды, создаваемый при движении, например, электропоезда, а трубопроводы 8 и 9 снабжены перегородками 11, 12 из пористого материала выполненными, например, из пористой бронзы. В корпусах масляных герме- тичных резервуаров установлены клапанные устройства 13 для заправки хла- дагентсу.. Трубопроводы 4 до перегородок из пористого материала 11, 12 соединены

перепускным трубопроводом 14.

Хладагент заправляется в систему до получения раствора требуемой по условиям охлаждения его массовой концентрации. Хладагент выбирается из условий обеспечения требуемой рабочей температуры элементов с наименьшей тепловой инерцией - силовых полупроводниковых приборов, хорошей растворимости в масле, высокой диэлектрической прочностью, пониженными вязкостью и температурой замерзания, инертным в части коррозионной активности и озононеразрушающим. .

Устройство работает следующим образом.

При температуре охлаждаемых элементов ниже расчетной рассеиваемая ими теплота аккумулируется раствором масла с хладагентом и его температура постепенно повышается, при этом хладагент выкипает

из раствора, переходя из жидкой в паровую фазу, что сопровождается повышением давления. Насос 7 осуществляет направленную циркуляцию раствора хладагента в масле и хладагента. Направленная циркуляция раствора хладагента в масле замыкается до теплообменника 10 через перепускной трубопровод 14, а выкипающий из раствора хладагент под действием того же насоса 7 через перегородки из пористого материала,

непроницаемые для масла, поступает в теплообменник 10.

В теплообменнике 10 хладагент конденсируется и в жидкой фазе поступает обратно в герметичные масляные резервуары 1,2, 5,

вновь образуя раствор хладагента в масле. При этом давление в системе падает.

Главным технико-экономическим преимуществом устройства является повышение удельной мощности охлаждаемых силовых полупроводниковых приборов с переменной тепловой нагрузкой, при одновременном повышении надежности их работы за счет снижения амплитуды колебаний температуры элементов приборов. Формула изобретения Устройство охлаждения трансформа- торно-реакторно-выпрямительного блока электроподвижного состава, преимущественно электропоездов переменного тока, содержащее сообщенные между собой теплообменник, циркуляционный насос и резервуары с теплоносителем, в которых

размещены силовые трансформаторы и сглаживающие реакторы, а также ребристый охладитель силовых полупроводниковых приборов преобразователя, отличающееся тем, что, с целью повышения удельной мощности охлаждаемых силовых полупроводниковых приборов при переменной тепловой нагрузке, оно снабжено дополнительным резервуаром с теплоносителем, в котором размещен упомянутый ребристый охладитель, при этом дополнительный резервуар сообщен с теплообменником и с одним из основных резервуаров, а теплообменник снабжен перегородками из пористого материала, установленными на входе и выходе из него, при этом теплоноситель представляет собой раствор масла и хладагента,

Использование: устройства электрической тяги, преимущественно поездов переменного тока для повышения удельной мощности охлаждаемых силовых полупроводниковых приборов при переменной тепловой нагрузке. Сущность изобретения: устройство содержит герметичные резервуары (1,2 и 5), в которых установлены ребристыеохладителисиловых полупроводниковых приборов преобразователя, насос (7) и теплообменник (10), сообщенный с резервуарами. Теплообменник

ТСГ-ЗПГ-ЭГ

Ч„ V.