CS241824B1 - Systém chlazení pomocných obvodů vysokonapěfových tyristorových měničů velkých výkonů - Google Patents

Abstract

Vynález se týká systému chlazení pomocných obvodů vysokonapěťových tyristorových měničů velkých výkonů s kapalinovým chlazením a řeší se jím technický problém chlazení pomocných obvodů uspořádaných z konstrukčních důvodů, pokud možno v těsné blízkosti sloupců výkonových tyristorů. Podstata vynálezu spočívá v tom, že mezi vanami pomocných obvodů (1) a nádobkami (3J s komutačními odpory jsou v jednotlivých patrech měniče vytvořeny kolem sloupců (2) výkonových tyristorů s kapalinovými chladiči volné prostory (5), které jsou mezi jednotlivými patry měniče navzájem propojeny a volný prostor (5) v nejvyšším patře měniče ústí do okolní atmosféry.

Description

Vynález se týká systému chlazení pomocných obvodů vysokonapěťových tyristorových měničů velkých výkonů s kapalinovým chlazením a řeší se jím technický problém chlazení pomocných obvodů uspořádaných z konstrukčních důvodů, pokud možno v těsné blízkosti sloupců výkonových tyristorů.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že mezi vanami pomocných obvodů (1) a nádobkami (3J s komutačními odpory jsou v jednotlivých patrech měniče vytvořeny kolem sloupců (2) výkonových tyristorů s kapalinovými chladiči volné prostory (5), které jsou mezi jednotlivými patry měniče navzájem propojeny a volný prostor (5) v nejvyšším patře měniče ústí do okolní atmosféry.

iVynál^zjsg týká systému uhlazení pomocných obvodů jvysokonapětových tyrigtorových měničů v/elkých výkonů s kapalinovým chlazením, _v, . ,

Pomocné obvody tyristorových měničů velkých výkonů, chlazených- kapalinou a pracujících na vysokém napětí, se obvykle z důvodů nezbytnosti galvanického oddělení napěťových hladin realizují s optickým přenosem informace.

Optická přenosová soustava obsahuje světelný vysilač tvořený obvykle luminiscenční diodou, světldvod a přijímač tvořený obvykle polovodičovou fotodiodou. Životnost a spolehlivost těchto polovodičových prvků výrazně závisí na jejich pracovní teplotě, přičemž současně je třeba tyto polovodičové prvky s ohledem na potlačení rušení, útlumu ve světlovodech a požadovanou kompaktnost konstrukce tyristorového měniče umísťovat co nejblíže ovládaných výkonových tyristorů.

Zmíněná závislost životnosti a spolehlivosti optoelektrických prvků na teplotě prostředí a současně požadavky na dlouhodobě bezporuchový provoz tyristorových měničů vedou k nezbytnosti zajistit v okolí optoelektrických členů, zejména optoelektrických přijímačů, teplotu co nejnižší, to jest teplotu blížící se teplotě okolního prostředí. Tento požadavek vede buď k použití pomocných ventilátorů s nezbytným hlukem a vzhledem k vysokonapěťovým hladinám k náročným konstrukcím, nebo při využití pouze přirozeného chlazení Ik podstatnému zvětšení vnějších rozměrů měniče.

Intenzitu přirozeného chlazení lze zvýšit záměrným využitím přirozeného tahu, což je popsáno například ve zveřejněné patentové přihlášce NSR č. 2 368 443, podle které se k chlazení polovodičových prvků záměrně vytváří a využívá přirozený tah vznikající ve svisle probíhajícím kanálu, do jehož spodní části zasahují vzduchové chladiče výkonových polovodičových prvků umístěných vně zmíněného kanálu. Přirozený tah zde tedy vzniká v důsledku tepelné konvekce na povrchu chladičů vlastních ochlazovaných prvků.

Popsané využití přirozeného tahu má z hlediska aplikace pro chlazení pomocných obvodů vysokonapěťových měničů řadu nevýhod, případně je zcela nepoužitelné, protože tyto pomocné obvody musí být z konstrukčních důvodů umístěny nejen ve spodní části skříně měniče, ale rozmístěny také ve všech jeho patrech.

'Další závažná nevýhoda řešení popsaného ve zveřejněné patentové přihlášce NSR číslo 2 368 443 spočívá při aplikaci na pomocné obvody tyristorového měniče v tom, že tyto pomocné obvody mají poměrně nepatrné ztrátové výkony, takže přirozený tah vyvolávaný jimi samými, by byl nepatrný.

Při řešení jejich přirozeného chlazení je totiž třeba uvážit skutečnost, že tyto pomocné obvody se nezahřívají v důsledku vlastních ztrátových výkonů, nýbrž v důsledku sekundární tepelné konvekce i .pbv^ďhů kapalinových chladičů v plízkosti upiístěných výkonových ^yriptorů.

Uvedené nedostatky známých řešení odstraňuje systém chlazení pomocných obvodů vysokonapěťových tyristorových měničů velkých výkonů podle vynálezu, jehož podstata. spočívá v tom, že mezi vanami pomocných obvodů a nádobkami s komutačními odpory jsou v jednotlivých patrech měniče vytvořeny kolem sloupců výkonových tyristorů s kapalinovými chladiči volné prostory, které jsou mezi jednotlivými patry měniče navzájem propojeny a volný prostor v nejvyšším patře měniče ústí do okolní atmosféry.

Z hlediska účinného chlazení pomocných obvodů je dále výhodné, jestliže vany pomocných obvodů jsou na čelních stranách otevřené.

Nový a vyšší účinek vynálezu spočívá ve srovnání se známými řešeními v tom, že tepelná Ikonvekce na povrchu kapalinových chladičů sloupců výkonových tyristorů, která by jinak způsobovala nežádoucí zahřívání pomocných obvodů, se využívá k vytvoření přirozeného tahu a pomocné obvody jsou naopak ochlazovány přisávaným vzduchem, což bez omezení životnosti a spolehlivosti těchto pomocných obvodů dovoluje uspořádat je blíže ke sloupcům výkonových tyristorů, což přináší další výhody spočívající v omezení rušení, zkrácení spojů a zmenšení vnějších rozměrů měniče.

Vynález je dále objasněn na příkladu jeho provedení, který je popsán na základě připojeného výkresu, který znázorňuje schejmatický boční pohled na systém- chlazení pomocných obvodů podle vynálezu.

Jednotlivá patra neoznačené skříně měniče obsahují sloupce 2 výkonových tyristorů s kapalinovými chladiči, na jejichž Jedné straně jsou usppřádány vany s pomocnými obvody 1. Vany pomocných obvodů 1 jsou na čelních stranách otevřené a desky, pomocných obvodů 1 jsou v těchto vanách uspořádány svisle tak, aby mezi těmito deskami mohla ve směru šipek 6 procházet větší část přisávaného vzduchu. .

Na protilehlé straně sloupce 2 jsou v každém patře měniče uspořádány nádobky 3 s komutačními odpory a dále s komutační kondenzátory 4, kolem kterých , ve směru šipek 7 prochází menší část přisávaného vzduchu.

Kolem sloupců 2 výkonových tyristorů jsou v jednotlivých patrech měniče vytvořeny navzájem související volné prostory 5, které tak tvoří souvislý svislý kanál, ze kterého ve směru šipek 8 vystupuje vzduch zahřátý kapalinovými chladiči sloupců 2.

Činnost systému chlazení ppmocných obvodů vysokonapěťových tyristorových měničů podle vynálezu je v souladu s popsaným příkladem provedení následující, i

Teplota povrchu výkonových tyristorů a jejich chladičů ve sloupcích 2, případně neznázorněného rozvodu kapaliny, a teplota povrchu nádobek 3 s komutačními odpory odpovídá při provozu měniče teplotě chladicí kapaliny a pohybuje se v rozmezí 40 až 60 °C. Převážná část ztrátového tepla z výkonových tyristorů a komutačních odporů se odvádí chladicí kapalinou.

Malá, podružná část ztrátového tepla se z povrchu sloupců 2 výkonových tyristorů a jejich chladičů a nádobek 3 s komutačními odpory odvádí konvekcí do vzduchu a vytváří zásluhou vzájemného propojení volných prostorů 5 v jednotlivých patrech měniče přirozený tah, takže zahřátý vzduch z těchto volných prostorů 5 vystupuje ve směru šipek 8.

iPřísávání chladného vnějšího vzduchu probíhá v jednotlivých patrech měniče tak, že převážná část přisávaného vzduchu proudí ve směnu šipek 6 mezi svisle uspořádanými deskami pomocných obvodů 1, čímž je zajištěno dostatečné chlazení pomocných obvodů 1 vzduchem, jehož teplota přibližně odpovídá teplotě vnějšího prostředí.

To umožňuje podstatné zvýšení životnosti a spolehlivosti optoelektrických členů v pomocných obvodech 1 a tím zvýšení spolehlivosti celého měniče při minimálních vnějších rozměrech měniče a zachování jednoduchosti konstrukce.

Menší část přisávaného vzduchu pak proudí ve směru šipek 7 kolem komutačních kondenzátorů 4, které jsou z hlediska chlazení méně náročné.

Systém chlazení pomocných obvodů podle vynálezu lze použít ve všech zařízeních, kde jsou pomocné obvody uspořádány po stranách volného prostoru, ve kterém jsou nad sebou uspořádány výkonové prvky.

Claims (2)

1. PREDMET

   1. Systém chlazení pomocných vysokonapěťových tyristorových měničů velkých výkonů s kapalinovým chlazením sloupců výkonových tyristorů, které jsou obklopeny vanami pomocných obvodů s optoelektrickými prvky, nádobkami komutačních odporů a komutačními kondenzátory, vyznačující se tím, že mezi vanami pomocných obvodů (1) a nádobkami (3) s komutačními odpory jsou v jednotlivých patrech měniče vynalezu vytvořeny kolem sloupců (2j výkonových tyristorů s kapalinovými chladiči volné prostory (5), které jsou mezi jednotlivými patry měniče navzájem propojeny a volný prostor (5) v nejvyšším patře měniče ústí do okolní atmosféry.
2. 2. Systém chlazení podle bodu 1, vyznačující se tím, že vany pomocných obvodů (lj jsou na čelních stranách otevřené.

   1 list výkresů