Установка для воздушного охлаждения полупроводниковых приборов Советский патент 1980 года по МПК H01L35/34 F25B1/06 

1

Изобретепие относится к системе воздушного охлаждения и, в частности, может быть использовано в преобразовательных установках средней и большой мощности, содержащих полупроводниковые приборы и работающих с изменяющейся нагрузкой.

Известны установки для воздушного охлаждения полупроводниковых приборов, содержащие воздуховод, соединенный с охлаждаемыми приборами и устройством для подачи воздуха, подключенным к исполнительпому оргапу системы управления.

Известны установки для охлаждения полупроводниковых приборов с изменяющимся режимом подачи охлаждающей среды, в которых расход охлаждающей среды изменяют путем включения и отключения электровентилятора 1, 2J.

Недостаток данных установок заключается в их низкой эффективности вследствие больших аэродинамических сопротивлений, создаваемых вентилятором.

Этот недостаток устранен в установке для воздушного охлаждения нолупроводниковых приборов, содержащих воздуховод, соединенный с охлаждаемыми приборами и устройством для подачи воздуха, подключенный к исполнительному органу системы управления 3. В данной установке снижены аэродинамические сопротивления благодаря тому, что при малых тепловых нагрузках ветилятор либо вручную, либо с помощью моторного привода отводят в сторону, а охлаждение осуществляют конвекцией (естественным охлажденнем). При больших нагрузках вентилятор возвращают в исходное положение и переходят к принудительному охлаждению.

10 Такая установка характеризуется:

1. Недостаточным быстродействием при переходе от одного режима охлаждения к другому. Это объясняется инерционностью механизма перемещения электровентилято15 ра. Так, например, в режиме конвективного охлаждения электровентилятор находится рядом с Боздухонанравляющим каналом. При скачкообразном увеличении нагрузки сигнал от датчика нагрузки поступает на

20 механизм перемещения, включается электродвигатель перемещения электровентилятора, а команда на его включение поступает лишь тогда, когда он фиксируется над воздухонаправляюшим каналом.

25 2. Низкой надежностью устройства. Конструкция перемещения электровентилятора имеет подвижные части и поэтому возможны перекосы и заклинивание. 3. Недостаточной эффективностью устЗо ройства в принудительного охлаждения. Преобразовательный агрегат, питающий тяговую сеть, работает, как правило, в тяжелом режиме, т. е. возможны частые колебания нагрузки в больших иределах. В этом случае наиболее эффективно обеснечивает заданный тенловой режим силовых полупроводниковых вентилей такая система охлаждения, в которой расход охлаждения зависит от величины превышения контролируемым параметром заданного уровня. Данное устройство не предусматривает такой связи и, следовательно, его эффективность в указанных условиях эксплуатации недостаточна.

Цель изобретения - повышение надежности установки и ее компактности.

Это достигается тем, что устройство для подачи воздуха выполнено в виде эжектора, располол енного внутри воздуховода н снабженного на входе кольцевой насадкой, образующей с ним щелевой капал, подключенный к исполнительному органу.

На чертеже нзображена описываемая установка.

Установка содержит воздуховод 1 с охлаждаемыми приборами 2, эжектор 3, насадку 4, подключенную к исполнительному органу 5 системы 6 управления, соединенному с магистралью 7 сжатого воздуха, и

управляющим регистрирующим прибором

8, соединенным с блоком 9 измерения и формирования управляющего сигнала.

Установка работает следующим образом.

Сигнал, пропорциональный температуре контролируемых нолупроводниковых приборов, подается в блок 9, где он преобразуется и сравнивается с допустимой температурой (заданной), определяющей границу режима конвективного охлаждения. При достижении температуры заданного уровня в блоке 9 срабатывает пороговый элемент, и сформированный сигнал управления поступает на прибор 8. Из магистрали 7 сжатый воздух поступает в эжектор 3 и создает в нем разрежение, под действием которого окружающий воздух засасывается в эжектор 3 и воздуховод 1 (расход охлаждающего воздуха от О до 60 при соответственном изменении расхода сжатого воздуха от О до 3,7 ). В зависимости от величины превышения текущего значения температуры над заданным уровнем изменяется величина сигнала, поступающего в прибор 8, представляющий собой мнкроэлектродвигатель постоянного тока с редуктором.

Это позволяет плавно изменять положение выходного вала прибора 8 и, следовательно, связанного с ним червячной передачей штока исполнительного органа 5, в частности клапана. Перемещение щтока органа 5 вызывает уменьшение или увеличение расхода сжатого воздуха, поступающего в эжектор 3 из магистрали 7, и, следовательно, расход охлаждающего воздуха, поступающего к охлаждаемым приборам 2. При снижении нагрузки температура охлаждаемых приборов 2 (силовых полупроводниковых приборов) уменьшается и при достижении заданного уровня исчезает управляющий сигнал на приборе 8, система переходит к конвективному режиму охлаждения силовых нолупроводниковых приборов, однако при этом эжектор остается неподвижно в воздухонаправляющем канале. Эжектор обладает малым собственным аэродинамическим сопротивлением, и неподвижное расположение его в воздухонаправляющем канале не препятствует эффективному охлаждению силовых полунроводниковых приборов в конвективном режиме.

Исключение механизмов перемещения воздухоподающего органа позволяет существенно упростить устройство воздушного охлаждения с изменяющимся режимом нодачи хладагента в целом, а также позволяет повысить надежность эксплуатации. Кроме того, в описываемой установке уменьшается минимум в два раза время перехода системы от одного режима охлаждения к другому. Установка позволит также улучшить условия охлаждения силовых нолупроводниковых приборов в принудительном режиме, так как осуществлена связь между расходом охлаждающей среды и величиной превышения текущего значения температуры полупроводниковых приборов (вентилей) над заданным значением. Указанная связь позволяет повысить эффективность установки в режиме принудительного охлаждения.

Формула изобретения

Установка для воздушного охлаждения полупроводниковых приборов, содержащая воздуховод, соединенный с охлаждаемыми приборами и устройством для подачи воздуха, подключенным к исполнительному органу системы управления, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и компактности, устройство для подачи воздуха выполнено в виде эжектора, расположенного внутри воздуховода и снабженного на входе кольцевой насадкой, образующей с ним щелевой канал, подключенный к исполнительному органу. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе

1.Патент ФРГ № 1164572, кл. 21 g, 11/02, опублик. 1964.

2.Патент ГДР № 74908, кл. 21g, 11/02, опублик. 1972.

3.Патент ГДР № 77531, кл. 21 g, 11/02, опублик. 1970.