CN203482080U - 一种带有空水冷模块的功率柜 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种带有空水冷模块的功率柜，它包含：一个功率柜体，该功率柜体内可拆卸地设有一组功率单元，该功率单元上侧的散热器的前后两侧分别与所述功率柜体的可拆卸地前、后两侧的密闭柜门之间形成一个前风腔和一个后风腔；一个支撑平台，该功率柜体可拆卸地安装在该支撑平台上；至少一个空水冷模块，该空水冷模块密闭地连通该前风腔和该后风腔，该空水冷模块的进水管和出水管的一端分别连通进出水母管的进水管和出水管；该功率柜体和该空水冷模块连通。具有冷却效果好，省去了通风滤网，可实现变频器功率柜的全密闭冷却运行等优点。且结构简单，便于实施制造，有利于市场竞争。

Description

一种带有空水冷模块的功率柜

技术领域

本实用新型涉及一种高压变频器里的功率柜，尤指一种带有空水冷模块的功率柜。 

背景技术

变频调速技术作为一种高效的节能手段，正在我国电力、冶金、石化、市政供水等各个方面得到越来越广泛的应用，变频调速系统虽然是一种非常高效的调速装置，但是在运行中，仍然有2%-4%左右的损耗，这些损耗都变成热量，最终耗散在大气中。如何把这些热量顺利的从变频器中带出来，是变频器设计中一个非常重要的问题。 

高压变频器的发热部件主要是两部分：一是整流变压器，二是功率元件。功率元件的散热方式是关键。 

目前，现有高压变频器的功率柜冷却形式一般采用普通强迫风冷、水冷变频器制冷、空调制冷或变频器室房间空水冷却，但是此四种冷却方式均存在较大缺点。普通强迫风冷，设备现场环境要求高，需要经常清洁滤网，且在功率较大时，无法满足散热要求。水冷变频器，成本高，存在漏水隐患、系统复杂、水质要求高。空调冷却制冷量有限，要为变频器单独建造变频器室，大功率变频器选用空调，需要占用大量空间而其不经济。变频器室房间空水冷却，同样需要为变频器单独建立变频器室且施工量大，工期长。如此急需一种经济适用的冷却设备对高压变频器的功率柜进行冷却。 

实用新型内容

鉴于上述原因，本实用新型的目的在于提供一种带空水冷模块的功率柜，解决上述冷却的缺点。即，冷却系统简单，水质要求不高，可提高防护等级，现场施工量小，无需为变频器单独建造变频器室等优点。 

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案： 

一种带有空水冷模块的功率柜，它包含： 

一个密闭的功率柜体，该功率柜体内可拆卸地设有一组功率单元，该功率单元上侧的散热器的前后两侧分别与所述功率柜体的可拆卸地前、后两侧的密 闭柜门之间形成一个前风腔和一个后风腔； 

一个支撑平台，该功率柜体可拆卸地安装在该支撑平台上； 

至少一个密闭的空水冷模块，该空水冷模块密闭地连通该前风腔和该后风腔，该空水冷模块的进水管和出水管的一端分别连通进出水母管的进水管和出水管； 

该功率柜体和该空水冷模块连通。 

在一较佳实施例中，所述散热器的后侧安装有一个背板，该背板与该散热器相对应的位置的开设有通风口，该背板与该功率柜体的后侧的密闭柜门之间形成该后风腔。 

在一较佳实施例中，所述空水冷模块内部设有风机，空水冷却器；该空水冷模块的外表面开设有入风口和出风口，该入风口和该出风口分别通过入风道和出风道密闭地连通所述前风腔和所述后风腔，该风机的出风端密闭地连通该出风口；该空水冷模块的进水管和出水管的另一端分别连通该空水冷却器；该空水冷却器位于该入风口和该出风口之间。 

在一较佳实施例中，所述空水冷模块内部设有风机，空水冷却器；该空水冷模块的外表面开设有入风口和出风口，该入风口和该出风口分别通过入风道和出风道密闭地连通所述前风腔和所述后风腔，该风机的出风端密闭地连通该空水冷却器靠近入风口的一侧；该空水冷模块的进水管和出水管的另一端分别连通该空水冷却器；该空水冷却器位于该入风口和该出风口之间。 

在一较佳实施例中，所述空水冷模块还设有挡水百叶窗，淋水盘，冷凝水管，入风导叶；该挡水百叶窗设于所述空水冷却器靠近该出风口的一侧；该空水冷却器和该挡水百叶窗安装在所述淋水盘上；该淋水盘连通该冷凝水管；该入风导叶分别连通所述入风口与所述空水冷却器。 

在一较佳实施例中，所述空水冷模块还设有挡水百叶窗，淋水盘，冷凝水管，入风导叶；该挡水百叶窗设于所述空水冷却器靠近该出风口的一侧；该空水冷却器和该挡水百叶窗安装在所述淋水盘上；该淋水盘连通该冷凝水管；该入风导叶分别连通所述出风口与所述空水冷却器。 

在一较佳实施例中，设有两个并联的空水冷模块，所述一组功率单元三层设置在功率柜体内的角铁卡轨上；所述风机为增压循环风机；所述功率柜体连 通一个安装在控制柜固定座上的密闭的控制柜；该功率柜体连通两个该空水冷模块和该控制柜；所述功率柜体顶部还设有一个可拆卸地顶盖板；所述空水冷模块的进水管和出水管的一端分别通过一个卡箍蝶阀连通进出水母管的进水管和出水管。 

在一较佳实施例中，所述空水冷模块可拆卸地设于所述功率柜体内部最底层。 

在一较佳实施例中，所述空水冷模块可拆卸地设于所述支撑平台内部的滚柱托架上。 

在一较佳实施例中，所述空水冷模块可拆卸地设于所述功率柜体顶部。 

本实用新型的有益效果是：功率柜全密闭处理，可使变频器防护易于实现IP54，促进防爆变频器的发展，可以满足变频器户外使用，改变高压变频器行业环境应用现状；避免了冷凝水对电气元件的隐患，实现水电隔离，安全可靠；通过空水冷模块化设计，增加了冷却系统的扩展性及适用范围；可直接采用工业冷却水冷却，运行成本较低；空水冷模块采用可拆卸地方式，便于维护；变频器功率柜体、支撑平台和空水冷模块相互可拆卸地方式设计，便于运输。综上所述本实用新型低成本，结构简单，便于实施制造，有利于市场竞争。 

附图说明

图1为本实用新型的一较佳实施例的立体示意图； 

图2为本实用新型的一较佳实施例的爆炸示意图； 

图3为本实用新型的一较佳实施例的右视示意图； 

图4为本实用新型的一较佳实施例的中的空水冷模块爆炸示意图； 

图5为本实用新型的一较佳实施例的中的空水冷模块右视示意图； 

附图标号：1：功率柜体；2：功率单元；3：支撑平台；4：空水冷模块；5：进出水母管；6：控制柜安装座；7：顶盖板；8：密闭柜门；9：通风口；10：后风腔；11：前风腔；12：出风道；13：入风道；14：风机；15：空水冷却器；16：滚柱托架；17：入风导叶；18：出水管；19：进水管；20：出风口；21：入风口；22：挡水百叶窗；23：淋水盘；24：冷凝水管；25：卡箍蝶阀；26：背板；27：散热器。 

具体实施方式

以下仅以实施例说明本实用新型可能的实施态样，然而并非用以限制本实 用新型所欲保护的范畴，先予叙明。 

如图1至图3所示，本实用新型所指的是一种带有空水冷模块的功率柜，它包括有一个密闭的功率柜体1，一个支撑平台3，至少一个密闭的空水冷模块4。该空水冷模块4的数量根据功率柜体的宽度来选择，亦可采用多个空水冷模块4的并联形式。 

其中，该功率柜体1内可拆卸地设有一组（一个或一个以上）功率单元2，该功率单元2上侧的散热器27的前后两侧分别与所述功率柜体1的可拆卸地前、后两侧的密闭柜门8之间形成一个前风腔11和一个后风腔10。该功率柜体1可拆卸地安装在该支撑平台3上。该空水冷模块4密闭地连通该前风腔11和该后风腔10，该空水冷模块4的进水管19和出水管18的一端分别连通进出水母管5的进水管和出水管。该功率柜体1和该空水冷模块4连通。 

如此，将散热器27所散发的热风经过前风腔11或后风腔10后进入空水冷模块4中冷却，形成冷风后，再进入前风腔11或后风腔10中流经散热器27，如此循环。实现了冷却设备的模块化设计，增加了冷却系统的扩展性及适用范围。 

此外，如图2所示，在一较佳实施例中，所述散热器27的后侧安装有一个背板26，该背板26与该散热器27相对应的位置的开设有通风口9，该背板26与该功率柜体1的后侧的密闭柜门8之间形成该后风腔10。 

如图3至图5所示，本较佳实施例中，所述空水冷模块4内部设有风机14，空水冷却器15；在本较佳实施例中，所述风机14为增压循环风机，在其他较佳实施例中亦可为鼓风机或压缩机等。该空水冷模块4的外表面开设有入风口21和出风口20，该出风口20和该入风口21分别通过一个出风道12和一个入风道13密闭地连通所述前风腔11和所述后风腔10，该风机14的出风端密闭地连通该出风口20。借此，功率柜体1与空水冷模块4通过入风道12及出风道13实现风路的连接。该空水冷模块4的进水管19和出水管18的另一端分别连通该空水冷却器15，以循环的冷却水来保证空水冷却器中的温度。该空水冷却器15位于该入风口21和该出风口20之间。 

于实际使用时，由风机14运行带动功率柜体1内部风的循环，风机14从出风口20将风吹入功率柜体1的前风腔11内，风流经散热器27后，与功率单元2运行时的所产生的热量结合形成热风，该热风通过通风口9后进入后风腔10中。此处通过该背板26和该通风口9确保热风能够以较少散失的形式进入后风腔10中，获得更佳地冷却效果。热风再通过入风口21进入空水冷单元 4中，热风经过空水冷却器15进行热交换后，风温下降后变成冷风，冷风再由风机14吹至前风腔11，实现风路制冷换热循环，空水冷却器15吸收的热量由循环的冷却水带出设备外。 

较佳地，在本较佳实施例中，为防止出现的冷凝水，造成设备短路等损害，如图4，图5所示，所述空水冷模块4还设有挡水百叶窗22，淋水盘23，冷凝水管24；该挡水百叶窗22设于所述空水冷却器15靠近该出风口20的一侧；该空水冷却器15和该挡水百叶窗22安装在所述淋水盘23上；该淋水盘23连通该冷凝水管24。如此即便出现冷凝水，也会经由挡水百叶窗22的进入淋水盘23内，通过冷凝水24排出空水冷模块4。实现了水电隔离，增加了设备的安全性。此外为促使热风更快地进入空水冷却器15中，该空水冷模块4还设有入风导叶17，该入风导叶17分别连通所述入风口21与所述空水冷却器15。借此，热风通过入风导叶17的导流进入空水冷却器15中，以此减小风道系统阻力。 

于另一较佳实施例中，与上述较佳实施例不同的是该风机14的出风端密闭地连通该空水冷却器15靠近入风口21的一侧，该入风导叶17分别连通所述出风口20与所述空水冷却器15。 

如图1、图2所示，本较佳实施例中，根据功率柜体1的宽度，设有两个并联的空水冷模块4，所述一组功率单元2分三层设置在功率柜体1内的角铁卡轨上，且可分别单独抽出进行维护。所述功率柜体1连通一个安装在控制柜固定座6上的密闭的控制柜（图中未示），该功率柜体1连通两个该空水冷模块4和该控制柜。所述功率柜体1顶部还设有一个可拆卸地顶盖板7。所述空水冷模块4的进水管19和出水管18的一端分别通过一个卡箍蝶阀25连通进出水母管5的进水管和出水管。 

如图1所示，本较佳实施例中，所述空水冷模块4可拆卸地设于所述支撑平台3内部的滚柱托架16上。 

如此，功率柜体1的前、后侧的密闭柜门8，密封柜顶的顶盖板7，功率单元2及空水冷模块4均可抽出柜体进行维护。 

在本较佳实施例中，在高压变频器功率柜体的底部增设空水冷模块4，通过功率柜体1底部增填出风道12和入风道13，使得风路得以循环，即功率单元2散出的热量通过散热器27由空水冷模块4内的风机14增压吹风，使得热 风进入功率柜体的后风腔10后进入空水冷却器，热风与空水冷却器热交换后由风机14将冷风吹入功率柜前风腔冷却器件形成循环冷却。 

于其他较佳实施例中，该空水冷模块的位置亦可拆卸地设置在于所述功率柜体顶部。热风通过功率柜体顶部的空水冷模块进行热交换然后进入功率柜体内，实现冷却循环。或者该所述空水冷模块可拆卸地设于所述功率柜体内部最底层。实现功率柜体与空水冷模块一体化设计，便于设备整体运输及现场安装施工。 

本实用新型所采用的冷却方式，功率柜体整体密闭，变频器防护等级易于实现IP54或更高，很大程度减少了维护人员的工作量。促进防爆变频器的发展，可以满足变频器户外使用，改变高压变频器行业环境应用现状。还避免了冷凝水对电气元件的安全隐患，实现水电隔离，安全可靠。此外该空水冷却器内通入的水采用普通厂用冷却水即可，无需采用纯净去离子水，运行成本较低。并且通过空水冷模块化设计，可适用于不同功率等级的功率柜，增加了冷却系统的扩展性，适用范围广。且风路系统简单，热交换效率高。该空水冷模块可拆卸地安装方式，便于维护。变频器功率柜体、支撑平台和空水冷模块相互可拆卸地方式设计，便于运输。综上所述，本实用新型低成本，结构简单，便于实施制造，有利于市场竞争。 

Claims (10)

1.一种带有空水冷模块的功率柜，其特征在于，它包含： 

一个密闭的功率柜体，该功率柜体内可拆卸地设有一组功率单元，该功率单元上侧的散热器的前后两侧分别与所述功率柜体的可拆卸地前、后两侧的密闭柜门之间形成一个前风腔和一个后风腔； 

一个支撑平台，该功率柜体可拆卸地安装在该支撑平台上； 

至少一个密闭的空水冷模块，该空水冷模块密闭地连通该前风腔和该后风腔，该空水冷模块的进水管和出水管的一端分别连通进出水母管的进水管和出水管； 

该功率柜体和该空水冷模块连通。 

2.根据权利要求1所述的带有空水冷模块的功率柜，其特征在于，所述散热器的后侧安装有一个背板，该背板与该散热器相对应的位置的开设有通风口，该背板与该功率柜体的后侧的密闭柜门之间形成该后风腔。 

3.根据权利要求2所述的带有空水冷模块的功率柜，其特征在于，所述空水冷模块内部设有风机，空水冷却器；该空水冷模块的外表面开设有入风口和出风口，该入风口和该出风口分别通过入风道和出风道密闭地连通所述前风腔和所述后风腔，该风机的出风端密闭地连通该出风口；该空水冷模块的进水管和出水管的另一端分别连通该空水冷却器；该空水冷却器位于该入风口和该出风口之间。 

4.根据权利要求2所述的带有空水冷模块的功率柜，其特征在于，所述空水冷模块内部设有风机，空水冷却器；该空水冷模块的外表面开设有入风口和出风口，该入风口和该出风口分别通过入风道和出风道密闭地连通所述前风腔和所述后风腔，该风机的出风端密闭地连通该空水冷却器靠近入风口的一侧；该空水冷模块的进水管和出水管的另一端分别连通该空水冷却器；该空水冷却器位于该入风口和该出风口之间。 

5.根据权利要求3所述的带有空水冷模块的功率柜，其特征在于，所述空水冷模块还设有挡水百叶窗，淋水盘，冷凝水管，入风导叶；该挡水百叶窗设于所述空水冷却器靠近该出风口的一侧；该空水冷却器和该挡水百叶窗安装在所述淋水盘上；该淋水盘连通该冷凝水管；该入风导叶分别连通所述入风口 与所述空水冷却器。 

6.根据权利要求4所述的带有空水冷模块的功率柜，其特征在于，所述空水冷模块还设有挡水百叶窗，淋水盘，冷凝水管，入风导叶；该挡水百叶窗设于所述空水冷却器靠近该出风口的一侧；该空水冷却器和该挡水百叶窗安装在所述淋水盘上；该淋水盘连通该冷凝水管；该入风导叶分别连通所述出风口与所述空水冷却器。 

7.根据权利要求3至6任一所述的带有空水冷模块的功率柜，其特征在于，设有两个并联的空水冷模块，所述一组功率单元三层设置在功率柜体内的角铁卡轨上；所述风机为增压循环风机；所述功率柜体连通一个安装在控制柜固定座上的密闭的控制柜；该功率柜体连通两个该空水冷模块和该控制柜；所述功率柜体顶部还设有一个可拆卸地顶盖板；所述空水冷模块的进水管和出水管的一端分别通过一个卡箍蝶阀连通进出水母管的进水管和出水管。 

8.根据权利要求7所述的带有空水冷模块的功率柜，其特征在于，所述空水冷模块可拆卸地设于所述功率柜体内部最底层。 

9.根据权利要求7所述的带有空水冷模块的功率柜，其特征在于，所述空水冷模块可拆卸地设于所述支撑平台内部的滚柱托架上。 

10.根据权利要求7所述的带有空水冷模块的功率柜，其特征在于，所述空水冷模块可拆卸地设于所述功率柜体顶部。 

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