CN203607173U - 一种高压大功率水冷电阻装置 - Google Patents
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Abstract
一种高压大功率水冷电阻装置，包括电阻器组件和纯水冷却组件，所述电阻器组件包括通过短接铜排连接的三个结构完全相同的电阻，每个所述电阻包括呈平行布置的若干组金属管和出线排，沿着电流方向前一组金属管的尾部与下一组金属管的头部通过焊接相连，所述第一组金属管和最后一组金属管上设有出线排；所述纯水冷却组件通过非导电水管与作为进水端的第一组金属管的头部相连通，并通过非导电水管与作为出水端的最后一组金属管的尾部相连通以形成冷却回路。本实用新型具有结构简单的紧凑、体积小、成本低、功率大、阻值可调等优点。
Description
技术领域
本实用新型主要涉及到大功率电力电子设备领域，特指一种高压大功率水冷电阻装置。
背景技术
随着电力电子技术的飞速发展，大功率电力电子设备不断涌现，对设备的调试、运行提出了新的要求。这种情况下，可作为负载或匹配电阻的大功率电阻应运而生。
传统的自冷式电阻器具有结构简单，成本低廉的优点，但是作为大功率负载时，由于发热量较大，受自身结构的限制，存在散热性不佳的问题。为了解决这个问题，必须将自冷式电阻的体积放大。但是由于工作场地以及成本方面的原因，项目一般会对设备的尺寸作出限制，因此，体积更小，散热性更佳的水冷电阻器成为新的选择。相比传统自冷式电阻，水冷电阻散热性好，能够做成超大功率的负载。
现有的绝缘水冷电阻器主要由三种结构，第一种是采用内层为绝缘油冷却，外层为水冷却的电阻器，这种电阻器的结构复杂，体积较大；第二种是在绝缘瓷管外壁制电阻膜、内通水冷却的瓷管内冷式电阻器，这种方法因为管壁要承受水的压力，因此，管壁要有足够的厚度，这就导致传热效率降低，要达到预期效率就必须将体积增大，与此同时瓷管和瓷管之间也必须有间距才能安装，这也进一步导致电阻器的体积增大；第三种方法是采用管式结构的水冷电阻。现有的管道式水冷电阻器的结构简单、易于实现，但是由于是通过冷却水直接和电阻器连接，因此冷却水是带电的，在使用时存在很大的安全隐患。而且，这种结构的水冷电阻主要应用在低压领域方面，普遍还存在结构复杂、体积大、成本高等缺点。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单的紧凑、体积小、成本低、功率大、阻值可调的高压大功率水冷电阻装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种高压大功率水冷电阻装置，包括电阻器组件和纯水冷却组件，所述电阻器组件包括通过短接铜排连接的三个结构完全相同的电阻，每个所述电阻包括呈平行布置的若干组金属管和出线排，沿着电流方向前一组金属管的尾部与下一组金属管的头部通过焊接相连，所述第一组金属管和最后一组金属管上设有出线排；所述纯水冷却组件通过非导电水管与作为进水端的第一组金属管的头部相连通，并通过非导电水管与作为出水端的最后一组金属管的尾部相连通以形成冷却回路。
作为本实用新型的进一步改进：
每一组所述金属管采用多根管并联的结构。
所述电阻器组件中三个电阻分别为R1、R2、R3且R1=R2=R3=R，通过第一出线排A连接R1+端，再通过短接铜排连接R2-端，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，将R2+端和R3+端通过短接铜排连接，将R3+端与第二出线排B连接，通过这种连接方式将R1、R2和R3连接起来后RA=1/2R。
所述电阻器组件中三个电阻分别为R1、R2、R3且R1=R2=R3=R，通过第一出线排A连接R1+端，再通过短接铜排连接R3-端，然后将R3+端与第二出线排B连接，通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后RB=R。
所述电阻器组件中三个电阻分别为R1、R2、R3且R1=R2=R3=R，通过第一出线排A连接R1+端，将R1+端和R2+端通过短接铜排连接，将R1-端和R2-端通过短接铜排连接，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，然后将R3+端与第二出线排B连接，通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后，RB=3/2R。
所述电阻器组件中三个电阻分别为R1、R2、R3且R1=R2=R3=R，通过第一出线排A连接R1+端，将R1+端和R2+端通过短接铜排连接，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，然后将R3+端与第二出线排B连接，通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后，RB=2R。
所述电阻器组件中三个电阻分别为R1、R2、R3且R1=R2=R3=R，通过第一出线排A连接R1+端，将R2+端和R1-端通过短接铜排连接，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，然后将R3+端与第二出线排B连接，通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后，RB=3R。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型的高压大功率水冷电阻装置，具有运行电压高、功率大、体积小、无分布电感、阻值可调等优点，这种水冷电阻装置由于采用纯水冷却，可以应用于高压领域；由于主要材料为金属管，易于加工成大功率的电阻；由于电阻内部采用S形结构，金属管产生的分布电感会相互抵消，是无感电阻；由于采用浇注结构，可以减小绝缘间距，因此体积也较小。
附图说明
图1是本实用新型的结构原理示意图。
图2是本实用新型中电阻器组件的俯视结构示意图。
图3是本实用新型中电阻器组件的主视结构示意图。
图4是本实用新型中电阻器组件的侧视结构示意图。
图5是本实用新型中电阻器组件的电气原理示意图。
图6是本实用新型中单个电阻的结构示意图。
图7是在具体实例中第一种电阻器组件串并联组合的原理示意图。
图8是在具体实例中第二种电阻器组件串并联组合的原理示意图。
图9是在具体实例中第三种电阻器组件串并联组合的原理示意图。
图10是在具体实例中第四种电阻器组件串并联组合的原理示意图。
图11是在具体实例中第五种电阻器组件串并联组合的原理示意图。
图例说明：
1、电阻器组件；2、纯水冷却组件；3、金属管；4、非导电水管；5、电阻；6、进水端；7、出水端；A、第一出线排；B、第二出线排。
具体实施方式
以下将结合说明书附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。
如图1～图6所示，本实用新型的一种高压大功率水冷电阻装置，包括电阻器组件1和纯水冷却组件2；该电阻器组件1包括三个结构完全相同的电阻5，通过四根短接铜排的连接，可以输出5种阻值。每个电阻5包括呈平行布置的若干组金属管3和出线排；金属管3是电阻器组件1的主要构成部分，承担负载和导通水流的作用。沿着电流方向，前一组金属管3的尾部与下一组金属管3的头部通过焊接相连，若干组金属管3依次相连后形成S型结构；第一组金属管3和最后一组金属管3上设有出线排。这样，相邻两组金属管3中的电流大小相同、方向相反，其矢量和几乎为零。因此，相邻两组金属管3所产生的磁场大小相同、方向相反，磁场被相互抵消，电阻5为无感电阻。纯水冷却组件2通过非导电水管4（如：塑料水管）与作为进水端6的第一组金属管3的头部相连通，并通过非导电水管4与作为出水端7的最后一组金属管3的尾部相连通，进而形成冷却回路。电阻器组件1通过纯水冷却组件2产生的纯水进行冷却，这样冷却水不带电，就不会将电阻器组件1的高电压传导出来，因此整个电阻装置可以应用于高压领域。
进一步，根据电阻装置的功率需求，每一组金属管3中可以采用多根管并联的结构。
由上述结构可知，因为电阻器组件1由三个大小、结构完全相同的电阻5构成，因此可设：
R1=R2=R3=R
这样就可以通过采用短接铜排连接的方式对三个电阻5（R1、R2、R3）进行串并联组合，实现电阻器组件1阻值的调节。
如图7~图11所示，通过短接铜排的连接，电阻器组件1可输出五种阻值的电阻RA、RB、RC、RD、RE，用以匹配不同的功率需求。其中，五种阻值的电阻连接方式如下所示：
1、电阻RA： 由第一出线排A连接R1+端，再通过短接铜排连接R2-端，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，将R2+端和R3+端通过短接铜排连接，将R3+端与第二出线排B连接。通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后，RA=1/2R。
2、电阻RB：由第一出线排A连接R1+端，再通过短接铜排连接R3-端，然后将R3+端与第二出线排B连接。通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后，RB=R。
3、电阻RC：由第一出线排A连接R1+端，将R1+端和R2+端通过短接铜排连接，将R1-端和R2-端通过短接铜排连接，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，然后将R3+端与第二出线排B连接。通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后，RB=3/2R。
4、电阻RD：由第一出线排A连接R1+端，将R1+端和R2+端通过短接铜排连接，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，然后将R3+端与第二出线排B连接。通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后，RB=2R。
5、电阻RE：由第一出线排A连接R1+端，将R2+端和R1-端通过短接铜排连接，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，然后将R3+端与第二出线排B连接。通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后，RB=3R。
进一步，由于某些工程项目中要求装置的体积尽可能的小，在本装置的基础上，可以通过整体浇注硅凝胶的方式减小电阻装置内部的绝缘间距，从而进一步实现水冷电阻装置的小型化。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种高压大功率水冷电阻装置，其特征在于，包括电阻器组件（1）和纯水冷却组件（2），所述电阻器组件（1）包括通过短接铜排连接的三个结构完全相同的电阻（5），每个所述电阻（5）包括呈平行布置的若干组金属管（3）和出线排，沿着电流方向前一组金属管（3）的尾部与下一组金属管（3）的头部通过焊接相连，所述第一组金属管（3）和最后一组金属管（3）上设有出线排；所述纯水冷却组件（2）通过非导电水管（4）与作为进水端（6）的第一组金属管（3）的头部相连通，并通过非导电水管（4）与作为出水端（7）的最后一组金属管（3）的尾部相连通以形成冷却回路。
2.根据权利要求1所述的高压大功率水冷电阻装置，其特征在于，每一组所述金属管（3）采用多根管并联的结构。
3.根据权利要求1或2所述的高压大功率水冷电阻装置，其特征在于，所述电阻器组件（1）中三个电阻（5）分别为R1、R2、R3且R1=R2=R3=R，通过第一出线排A连接R1+端，再通过短接铜排连接R2-端，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，将R2+端和R3+端通过短接铜排连接，将R3+端与第二出线排B连接，通过这种连接方式将R1、R2和R3连接起来后RA=1/2R。
4.根据权利要求1或2所述的高压大功率水冷电阻装置，其特征在于，所述电阻器组件（1）中三个电阻（5）分别为R1、R2、R3且R1=R2=R3=R，通过第一出线排A连接R1+端，再通过短接铜排连接R3-端，然后将R3+端与第二出线排B连接，通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后RB=R。
5.根据权利要求1或2所述的高压大功率水冷电阻装置，其特征在于，所述电阻器组件（1）中三个电阻（5）分别为R1、R2、R3且R1=R2=R3=R，通过第一出线排A连接R1+端，将R1+端和R2+端通过短接铜排连接，将R1-端和R2-端通过短接铜排连接，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，然后将R3+端与第二出线排B连接，通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后，RB=3/2R。
6.根据权利要求1或2所述的高压大功率水冷电阻装置，其特征在于，所述电阻器组件（1）中三个电阻（5）分别为R1、R2、R3且R1=R2=R3=R，通过第一出线排A连接R1+端，将R1+端和R2+端通过短接铜排连接，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，然后将R3+端与第二出线排B连接，通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后，RB=2R。
7.根据权利要求1或2所述的高压大功率水冷电阻装置，其特征在于，所述电阻器组件（1）中三个电阻（5）分别为R1、R2、R3且R1=R2=R3=R，通过第一出线排A连接R1+端，将R2+端和R1-端通过短接铜排连接，将R2-端和R3-端通过短接铜排连接，然后将R3+端与第二出线排B连接，通过这种连接方式将电阻R1、R2和R3连接起来后，RB=3R。
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