CN105304245B - 一种功率电阻器及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种功率电阻器及其应用，功率电阻器包括：内、外循环冷却系统和热交换器。内循环冷却系统包括冷却液循环箱、电阻箱、第一泵组，外循环冷却系统包括冷却塔和第二泵组。冷却液循环箱分别通过电阻箱、第一泵组与热交换器相连。热交换器分别与冷却塔、第二泵组相连，冷却塔与第二泵组相连。电阻箱包括采用中空管状结构的电阻丝，冷却液循环箱存储冷却液，电阻丝的管状结构内通有冷却液，热交换器将内循环冷却系统的热量传导至外循环冷却系统，冷却塔将外循环冷却系统的热量发散至空气中。第一、第二泵组分别为内、外循环冷却系统的冷却液循环提供动力。本发明能够解决现有功率电阻器噪音大、精度低、调节复杂、可维护性差的技术问题。

Description

一种功率电阻器及其应用

技术领域

本发明涉及电子电气技术领域，尤其是涉及一种采用纯水或者其它冷却液冷却电阻的功率电阻器及其应用。

背景技术

所有导体都具有一定的电阻率，根据导体的电阻率计算公式，可以计算出所需电阻值对应的导体长度和截面积，其中，为导体的电阻率，为导体电阻，为导体长度，为导体长度方向的截面积。而在目前，大功率的电阻器按照冷却方式的不同可分为风冷电阻和水冷电阻两种。

风冷电阻一般采用风机强迫风冷，由于冷却风机噪音大，导致现场噪声污染严重，且随着电阻功率的增大，冷却风机功率也随之加大，噪音也相应增加，由此带来更大的噪音污染，十分不利于现场作业。

而水冷电阻靠溶解在水中的电解质离子导电，电解质充满于两个平面极板之间构成电容状导电体。虽然可以通过调节极板距离可以改变电阻但是，电阻调节的精度和灵敏度都较低，阻值随环境的变化经常改变，用做三相负载时，常会出现三相不平衡现象。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种功率电阻器及其应用，能够解决现有功率电阻器噪音大、精度低、电阻调节复杂、可维护性差的技术问题。

为了实现上述发明目的，本发明具体提供了一种功率电阻器的技术实现方案，一种功率电阻器，包括：内循环冷却系统、外循环冷却系统和热交换器。所述内循环冷却系统包括冷却液循环箱、电阻箱、第一泵组，所述外循环冷却系统包括冷却塔和第二泵组。所述冷却液循环箱分别通过所述电阻箱、第一泵组与所述热交换器相连。所述热交换器分别与所述冷却塔、第二泵组相连，所述冷却塔与所述第二泵组相连。所述电阻箱包括采用中空管状结构的电阻丝，所述冷却液循环箱用于存储冷却液，所述电阻丝的管状结构内通有冷却液。所述热交换器将所述内循环冷却系统的热量传导至所述外循环冷却系统，所述冷却塔将外循环冷却系统的热量发散至空气中。所述第一泵组为所述内循环冷却系统的冷却液循环提供动力，所述第二泵组为所述外循环冷却系统的冷却液循环提供动力。

优选的，所述电阻箱包括若干个相互并联的电阻丝，所述冷却液在所述电阻丝的管状结构内循环流动，带走所述电阻丝的热量。

优选的，所述电阻丝采用包括中空直管、蛇形管、螺旋形管在内的任意一种管状结构。

优选的，所述电阻丝采用包括圆管、方管、椭圆管、任意多边形管在内的任意一种管状结构。

优选的，所述冷却液采用纯水或具有良好绝缘性能的液体作为冷媒。

优选的，所述电阻丝采用包括合金、不锈钢、铜、铝在内的任意一种材料。

优选的，所述内循环冷却系统还包括液位计和阀门，所述液位计通过所述阀门与所述冷却液循环箱相连。

优选的，所述冷却液循环箱进一步包括通气孔和排液阀，所述通气孔设置在所述冷却液循环箱的顶部，所述排液阀设置在所述冷却液循环箱的底部。

优选的，所述第一泵组进一步包括水泵一、水泵二和闸阀，所述水泵一和水泵二的两端均串联所述闸阀后再相互并联。

优选的，所述第二泵组进一步包括水泵三、水泵四和闸阀，所述水泵三和水泵四的两端均串联所述闸阀后再相互并联。

本发明还另外具体提供了一种上述功率电阻器的应用的技术实现方案，包括：根据所述电阻丝的管径、壁厚，以及所需的阻值计算出的所述电阻丝接入所需电路的长度。将任意一段该长度的所述电阻丝的两端接入所述电路，开通位于所述内循环冷却系统的的第一泵组，以及位于所述外循环冷却系统的第二泵组，使所述冷却液循环流过所述电阻丝的管状结构，从而实现所述电阻丝的循环冷却。接入所需电路的所述电阻丝的阻值无级连续可调。

通过实施上述本发明提供的功率电阻器及其应用，具有如下技术效果：

本发明功率电阻器的电阻功率大、噪音小、精度高、稳定性好、方便维护，电阻值可以无级连续可调。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明功率电阻器的系统结构框图；

图2是图1中部分结构的局部放大结构示意图；

图3是图1中另一部分结构的局部放大结构示意图；

图4是本发明功率电阻器一种具体实施方式中电阻丝的界面截结构示意图；

图中：1-冷却液循环箱，2-电阻箱，3-热交换器，4-冷却塔，5-电阻丝，6-第一泵组，7-第二泵组，8-水泵一，9-水泵二，10-水泵三，11-水泵四，12-液位计，13-通气孔，14-排液阀，15-阀门，16-闸阀，17-法兰，18-冷却液。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如附图1至附图4所示，给出了本发明功率电阻器及其应用的具体实施例，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。

如附图1至3所示，一种功率电阻器的具体实施例，包括：内循环冷却系统、外循环冷却系统和热交换器3。内循环冷却系统包括冷却液循环箱1、电阻箱2、第一泵组6，外循环冷却系统包括冷却塔4和第二泵组7。冷却液循环箱1分别通过电阻箱2、第一泵组6与热交换器3相连。热交换器3分别与冷却塔4、第二泵组7相连，冷却塔4与第二泵组7相连。以上各个相连的部件之间通过管道连接。电阻箱2包括采用中空管状结构的电阻丝5，冷却液循环箱1用于存储冷却液18，电阻丝5的管状结构内通有冷却液18。热交换器3将内循环冷却系统的热量传导至外循环冷却系统，冷却塔4将外循环冷却系统的热量发散至空气中。第一泵组6为内循环冷却系统的冷却液18循环提供动力，第二泵组7为外循环冷却系统的冷却液18循环提供动力。

作为本发明一种典型的具体实施例，热交换器3与电阻箱2、第一泵组6、第二泵组7，以及冷却塔4之间均设置有闸阀16和法兰17，闸阀16通过法兰17与热交换器3相连。电阻箱2进一步包括若干个相互并联的电阻丝5，每个电阻丝5的一端都设置有阀门15。如附图4所示，冷却液18在电阻丝5的管状结构内循环流动，带走电阻丝5的热量。冷却液18采用纯水或具有良好绝缘性能的液体作为冷媒对电阻丝5进行冷却，这种功率电阻器具有电阻功率大、噪音小、可持续运行、过载能力强等诸多优点。

作为本发明一种典型的具体实施例，电阻丝5进一步采用包括中空直管、蛇形管、螺旋形管在内的任意一种管状结构。

作为本发明一种典型的具体实施例，电阻丝5的外形进一步采用包括圆管、方管、椭圆管、任意多边形管在内的任意一种空心管状结构。

作为本发明一种典型的具体实施例，电阻丝5进一步采用包括合金、不锈钢、铜、铝在内的任意一种易获得的材料。

内循环冷却系统还进一步包括液位计12和阀门15，液位计12通过阀门15与冷却液循环箱1相连，液位计12用来指示冷却液循环箱1中冷却液18的液位（对于冷却液18为纯水时，液位计12用于指示水箱中的水位）。

冷却液循环箱1进一步包括通气孔13和排液阀14，通气孔13设置在冷却液循环箱1的顶部，排液阀14设置在冷却液循环箱1的底部。因为冷却液循环箱1是相对密闭的容器，所以利用通气孔13来确保在水温变化时，冷却液循环箱1内、外气压的平衡。而排液阀14用来更换冷却液循环箱1中的冷却液18。

第一泵组6进一步包括水泵一8、水泵二9和闸阀16，水泵一8和水泵二9的两端均串联闸阀16后再相互并联。第二泵组7进一步包括水泵三10、水泵四11和闸阀16，水泵三10和水泵四11的两端均串联闸阀16后再相互并联。第一泵组6和第二泵组7均采用两套水泵以及相应的闸阀16并联，能够起到冗余的作用，如果一台水泵出现问题，整个功率电阻器系统可以在非满功率的条件下继续运行。

一种上述功率电阻器的应用的具体实施例，包括：根据电阻丝5的管径、壁厚，以及所需的阻值计算出的电阻丝5接入所需电路的长度。将任意一段该长度的电阻丝5的两端接入所需电路，开通位于内循环冷却系统的的第一泵组6，以及位于外循环冷却系统的第二泵组7，使冷却液18循环流过电阻丝5的管状结构，从而实现电阻丝5的循环冷却。其中，接入所需电路的电阻丝5的阻值无级连续可调。

本发明上述具体实施例描述的功率电阻器包括内循环冷却系统、外循环冷却系统和热交换器3，其冷却过程为：冷却液18在管型的电阻丝5内循环流通，带走电阻丝5的热量，内循环冷却系统、外循环冷却系统之间通过热交换器3进行换热。因为，电阻丝5在工作时有高压大电流，需要与热交换器3隔离，所以热交换器3与电阻丝5之间需要通过绝缘管材进行隔离。在本发明具体实施例描述的功率电阻器使用时，只需根据电阻丝5的管径和壁厚计算出所需电阻值的电阻丝5的长度，然后通过接线端子连接任意一段该长度的电阻丝5的两端，并直接将所需接入电路（如：电源）的两端接到所需电阻值的电阻丝5的两端即可。随后，再开通分别位于内循环冷却系统、外循环冷却系统的第一泵组6和第二泵组7，使冷却液18循环流过电阻丝5的内部管道（管状结构），从而实现电阻丝5的循环冷却。这样由电阻丝5给出的电阻值稳定且精度高，理论上可以做到无级连续可调，从而给出任何需要的电阻值。

通过实施本发明具体实施例描述的功率电阻器及其应用，能够达到以下技术效果：

本发明具体实施例描述的功率电阻器电阻功率大、噪音小、精度高、稳定性好、方便维护。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种功率电阻器，其特征在于，包括：内循环冷却系统、外循环冷却系统和热交换器（3），所述内循环冷却系统包括冷却液循环箱（1）、电阻箱（2）、第一泵组（6），所述外循环冷却系统包括冷却塔（4）和第二泵组（7）；所述冷却液循环箱（1）分别通过所述电阻箱（2）、第一泵组（6）与所述热交换器（3）相连；所述热交换器（3）分别与所述冷却塔（4）、第二泵组（7）相连，所述冷却塔（4）与所述第二泵组（7）相连；所述电阻箱（2）包括采用中空管状结构的电阻丝（5），所述冷却液循环箱（1）用于存储冷却液（18），所述电阻丝（5）的管状结构内通有冷却液（18）；所述热交换器（3）将所述内循环冷却系统的热量传导至所述外循环冷却系统，所述冷却塔（4）将外循环冷却系统的热量发散至空气中；所述第一泵组（6）为所述内循环冷却系统的冷却液（18）循环提供动力，所述第二泵组（7）为所述外循环冷却系统的冷却液（18）循环提供动力；所述电阻箱（2）包括若干个相互并联的电阻丝（5），所述冷却液（18）在所述电阻丝（5）的管状结构内循环流动，带走所述电阻丝（5）的热量，接入所需电路的所述电阻丝（5）的阻值无级连续可调。

2.根据权利要求1所述的一种功率电阻器，其特征在于：所述电阻丝（5）采用包括中空直管、蛇形管、螺旋形管在内的任意一种管状结构。

3.根据权利要求2所述的一种功率电阻器，其特征在于：所述电阻丝（5）采用包括圆管、椭圆管、任意多边形管在内的任意一种管状结构。

4.根据权利要求1、2或3任一项所述的一种功率电阻器，其特征在于：所述冷却液（18）采用包括纯水在内具有绝缘性能的液体作为冷媒。

5.根据权利要求4所述的一种功率电阻器，其特征在于：所述电阻丝（5）采用包括合金、不锈钢、铜、铝在内的任意一种材料。

6.根据权利要求1、2、3或5任一项所述的一种功率电阻器，其特征在于：所述内循环冷却系统还包括液位计（12）和阀门（15），所述液位计（12）通过所述阀门（15）与所述冷却液循环箱（1）相连。

7.根据权利要求6所述的一种功率电阻器，其特征在于：所述冷却液循环箱（1）进一步包括通气孔（13）和排液阀（14），所述通气孔（13）设置在所述冷却液循环箱（1）的顶部，所述排液阀（14）设置在所述冷却液循环箱（1）的底部。

8.根据权利要求1、2、3、5或7任一项所述的一种功率电阻器，其特征在于：所述第一泵组（6）进一步包括水泵一（8）、水泵二（9）和闸阀（16），所述水泵一（8）和水泵二（9）的两端均串联所述闸阀（16）后再相互并联。

9.根据权利要求8所述的一种功率电阻器，其特征在于：所述第二泵组（7）进一步包括水泵三（10）、水泵四（11）和闸阀（16），所述水泵三（10）和水泵四（11）的两端均串联所述闸阀（16）后再相互并联。

10.一种权利要求1-9任一项所述功率电阻器的应用，其特征在于：根据所述电阻丝（5）的管径、壁厚，以及所需的阻值计算出的所述电阻丝（5）接入所需电路的长度；将任意一段该长度的所述电阻丝（5）的两端接入所述电路，开通位于所述内循环冷却系统的第一泵组（6），以及位于所述外循环冷却系统的第二泵组（7），使所述冷却液（18）循环流过所述电阻丝（5）的管状结构，从而实现所述电阻丝（5）的循环冷却；接入所需电路的所述电阻丝（5）的阻值无级连续可调。