UA147310U

UA147310U - SEALED COVER OF ELECTROTECHNICAL DEVICE

Info

Publication number: UA147310U
Application number: UAU202007645U
Authority: UA
Inventors: Андрій Вячеславович Русяєв; Дмитро Валерійович Хачатуров
Original assignee: Дмитро Валерійович Хачатуров
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2020-11-30
Publication date: 2021-04-28

Abstract

Герметична оболонка електротехнічного пристрою, моноблочного виконання з двоконтурним повітряним охолодженням, містить силові і слабкострумові електронні компоненти, поміщені у внутрішньому герметичному повітряному контурі, із принаймні одним повітряним теплообмінником. Внутрішній повітряний контур сформований із принаймні одного потоку холодного повітря, розділеного повітряними каналами силових електронних компонентів на потоки підігрітого повітря. Принаймні один потік підігрітого повітря замкнений на теплообмінник, де принаймні один теплообмінник і рециркуляційний вентилятор встановлені на ділянці принаймні одного замкнутого потоку підігрітого повітря. 1The sealed shell of an electrical device, monoblock design with double-circuit air cooling, contains power and low-current electronic components placed in the inner sealed air circuit, with at least one air heat exchanger. The internal air circuit is formed from at least one stream of cold air, separated by air channels of power electronic components into streams of heated air. At least one stream of heated air is closed to the heat exchanger, where at least one heat exchanger and a recirculation fan are installed in the section of at least one closed stream of heated air. 1

Description

Корисна модель належить до галузі електротехніки, зокрема до автоматизованого електроприводу (ЕП) і перетворювальної техніки з примусовою системою повітряного охолодження, і може бути застосована для побудови перетворювачів частоти середньої та високої напруги, а також інших електротехнічних пристроїв шафового виконання із захистом від вологи і пилу.The useful model belongs to the field of electrical engineering, in particular to the automated electric drive (EP) and converter technology with a forced air cooling system, and can be applied to the construction of frequency converters of medium and high voltage, as well as other electrical engineering devices of cabinet execution with protection against moisture and dust.

На даний момент відомі способи і системи охолодження електротехнічного обладнання, із значним виділенням розсіюваної енергії у вигляді тепла, що забезпечують відведення, виділеного тепла за рахунок як природного, так і примусового повітряного охолодження.At the moment, there are known methods and systems for cooling electrical equipment, with a significant release of dissipated energy in the form of heat, which provide removal of the released heat due to both natural and forced air cooling.

У шафах, виконаних у вигляді герметичної оболонки, застосовують двоконтурну систему охолодження, де внутрішній контур є замкнутим і тепловіддача забезпечується за допомогою теплообмінників.In cabinets made in the form of a hermetic shell, a double-circuit cooling system is used, where the internal circuit is closed and heat transfer is ensured with the help of heat exchangers.

Залежно від типу застосовуваного холодоагенту розрізняють рідинну, повітряну і змішану системи охолодження, кожна з яких має як свої переваги, так і недоліки в залежності від умов експлуатації.Depending on the type of refrigerant used, liquid, air and mixed cooling systems are distinguished, each of which has its own advantages and disadvantages depending on the operating conditions.

Однією з найбільш поширених, можна вважати систему примусового повітряного охолодження, з огляду на відносну простоту конструкції, зручності в експлуатації та ефективність.One of the most common can be considered a system of forced air cooling, given the relative simplicity of the design, ease of operation and efficiency.

Основним завданням при вдосконаленні конструкції систем повітряного охолодження, є забезпечення герметичності оболонок зі зменшенням габаритних розмірів і спрощенням конструкції що також дозволить забезпечить високу ремонтопридатність та відмінні експлуатаційні характеристики.The main task in improving the design of air cooling systems is to ensure the tightness of the shells with a reduction in overall dimensions and a simplification of the design, which will also ensure high maintainability and excellent operational characteristics.

Заявлена корисна модель сприяє вирішенню таких завдань.The declared useful model contributes to the solution of such tasks.

Технічний результат, досягнутий від реалізації корисної моделі, полягає у зменшенні габаритів без зниження ефективності охолодження силових електронних компонентів.The technical result achieved from the implementation of a useful model consists in reducing the dimensions without reducing the cooling efficiency of the power electronic components.

З патенту на корисну модель КИ 144730 від 10.03.2014 відомий спосіб охолодження відсіку трансформатора високовольтного електротехнічного пристрою, де використовують чотири тангенціальних вентилятори, встановлених у нижній частині шафи багатообмоткового трансформатора. На дверях шафи багатообмоткового трансформатора встановлені три осьових вентилятори, які забезпечують подачу повітря з приміщення всередину шафи.From the utility model patent KI 144730 dated 03/10/2014, a method of cooling the transformer compartment of a high-voltage electrical device using four tangential fans installed in the lower part of the multi-winding transformer cabinet is known. Three axial fans are installed on the door of the multi-winding transformer cabinet, which provide air supply from the room into the cabinet.

Зо До недоліків описаного технічного рішення можна віднести велику кількість вентиляторів, що призводить до збільшення габаритів пристрою.The disadvantages of the described technical solution include a large number of fans, which leads to an increase in the dimensions of the device.

Також із патенту на винахід КО 2731958 відомий мобільний центр обробки даних, що виконаний у вигляді вантажного контейнера з внутрішнім посиленим каркасом, виконаним з можливістю розміщення в ньому стійок для апаратури обчислювальної техніки, засобів електропостачання, засобів пожежогасіння, засобів оповіщення та засобів охолодження, розміщених всередині вантажного контейнера уздовж однієї з його торцевих сторін. На протилежній його торцевій стороні встановлено фільтруючий відсік грубої очистки повітря з вентиляційними гратами в стінці контейнера, і послідовно встановлені за ними всередині контейнера фільтри грубої очистки повітря, фільтри тонкої очистки повітря, регульовані жалюзі подачі очищеного повітря, теплообмінник і вентилятори з регульованими або гравітаційними жалюзі.Also, from the invention patent KO 2731958, a mobile data processing center is known, made in the form of a cargo container with an internal reinforced frame, made with the possibility of placing in it racks for computer equipment, power supplies, fire extinguishing means, notification means and cooling means placed inside cargo container along one of its end sides. On its opposite end side, a filter compartment for coarse air cleaning with ventilation grates in the container wall is installed, and coarse air filters, fine air filters, adjustable air supply louvers, a heat exchanger and fans with adjustable or gravity louvers are sequentially installed behind them inside the container.

До недоліків описаного технічного рішення можна віднести значні габарити пристрою, що викликано наявністю окремої зони охолодження повітря, а також установкою додаткових зовнішніх блоків охолодження.The disadvantages of the described technical solution include the significant dimensions of the device, which is caused by the presence of a separate air cooling zone, as well as the installation of additional external cooling units.

Описане технічне рішення прийняте за найближчий аналог.The described technical solution is taken as the closest analogue.

Суть заявленої корисної моделі полягає в тому, що внутрішній повітряний контур герметичної оболонки сформований із принаймні одного потоку холодного повітря, розділеного повітряними каналами силових електронних компонентів на потоки підігрітого повітря, при цьому принаймні один потік підігрітого повітря замкнений на теплообмінник, де принаймні один теплообмінник і рециркуляційний вентилятор встановлені на ділянці принаймні одного замкнутого потоку підігрітого повітря.The essence of the claimed useful model is that the internal air circuit of the hermetic shell is formed from at least one stream of cold air, divided by the air channels of the power electronic components into streams of heated air, while at least one stream of heated air is closed to a heat exchanger, where at least one heat exchanger and recirculation the fan is installed in the area of at least one closed flow of heated air.

Також відповідно до переважаючого варіанту реалізації заявленої корисної моделі конструкція принаймні силових електронних компонентів містить частину повітряних каналів внутрішнього повітряного контуру. При цьому принаймні один теплообмінник встановлений в окремому повітряному каналі, з'єднаному із однією з бічних граней герметичної оболонки, при цьому окремий повітряний канал у верхній частині оснащений витяжним вентилятором.Also, according to the prevailing version of the implementation of the claimed utility model, the design of at least the power electronic components includes part of the air channels of the internal air circuit. At the same time, at least one heat exchanger is installed in a separate air channel connected to one of the side faces of the hermetic shell, while the separate air channel in the upper part is equipped with an exhaust fan.

Також відповідно до переважаючого варіанту реалізації заявленої корисної моделі потік холодного повітря розділений на принаймні два паралельні потоки підігрітого повітря.Also, according to the prevailing version of the implementation of the claimed utility model, the flow of cold air is divided into at least two parallel flows of heated air.

Суть заявленого технічного рішення пояснюється, але не обмежується наведеними бо графічними матеріалами:The essence of the declared technical solution is explained, but not limited to the following graphic materials:

фіг.1 - перетворювач частоти, загальний вигляд; фіг.2 - перетворювач частоти, загальний вигляд, конструкція; фіг.З - внутрішній контур повітряного охолодження перетворювача частоти.Fig. 1 - frequency converter, general view; Fig. 2 - frequency converter, general view, design; Fig. 3 - the internal circuit of air cooling of the frequency converter.

Електротехнічний пристрій, зокрема перетворювач частоти середньої напруги (фіг.1), виконаний у корпусі моноблочної конструкції у вигляді прямокутного паралелепіпеда з прорізами під двері і технологічні люки з чотирьох сторін.The electrical device, in particular the medium voltage frequency converter (Fig. 1), is made in a monoblock housing in the form of a rectangular parallelepiped with slots for doors and technological hatches on four sides.

Корпус 1 рамної конструкції виконаний із стійкого до корозії матеріалу, по довжині розділений на відсіки. Один відсік 2 виконаний у вигляді герметичної оболонки з двоконтурним повітряним охолодженням. Принаймні внутрішній контур охолодження виконаний герметичним і включає принаймні силові електронні компоненти, зокрема трансформатор З і силові комірки 4 (СК).Body 1 of the frame structure is made of corrosion-resistant material, divided into compartments along its length. One compartment 2 is made in the form of a hermetic shell with double-circuit air cooling. At least the internal cooling circuit is sealed and includes at least power electronic components, in particular transformer C and power cells 4 (SC).

Трансформатор З сухого виконання встановлений на рухомій рамі. Рухома рама може бути виконана у вигляді роликового платформи, яка встановлена на напрямних, що дозволяють спростити монтаж/демонтаж трансформатора при технічному обслуговуванні.The dry type transformer is mounted on a movable frame. The movable frame can be made in the form of a roller platform, which is installed on guides, which allow to simplify the installation/disassembly of the transformer during maintenance.

Частина відсіку 2 у межах трансформатора З містить герметичний люк, що забезпечує зручний доступу до обладнання. Герметичний відсік 2 додатково може бути укомплектований термоелектричними пристроями відведення вологи, а також осушувачами повітря з нагрівачами.The part of the compartment 2 within the transformer C contains a hermetic hatch, which provides convenient access to the equipment. Hermetic compartment 2 can additionally be equipped with thermoelectric moisture removal devices, as well as air dryers with heaters.

Конструкція силових електронних компонентів 3, 4 містить або формує частину повітряних каналів, зазначеного внутрішнього повітряного контуру (ВПК). Зазначений ВПК сформований із принаймні одного потоку 5 холодного повітря, розділеного повітряними каналами силових електронних компонентів 3, 4 на потоки 6 підігрітого повітря, при цьому принаймні один потік 61 підігрітого повітря замкнутий на теплообмінник 7.The design of the power electronic components 3, 4 contains or forms part of the air channels of the specified internal air circuit (IPC). The specified VPC is formed from at least one stream 5 of cold air, separated by air channels of power electronic components 3, 4 into streams 6 of heated air, while at least one stream 61 of heated air is closed to the heat exchanger 7.

Поділ потоків підігрітого повітря забезпечується за рахунок рециркуляційного вентилятора 8 і теплообмінник 7 встановлених на ділянці принаймні одного замкнутого потоку підігрітого повітря 6ч.Separation of heated air flows is ensured by recirculation fan 8 and heat exchanger 7 installed in the area of at least one closed flow of heated air 6h.

На виході рециркуляційного вентилятора 8, повітряний контур замикається в один потік 5 холодного повітря, який подається на силові електронні компоненти 3, 4.At the outlet of the recirculation fan 8, the air circuit is closed into one stream 5 of cold air, which is supplied to the power electronic components 3, 4.

Конструкція принаймні силових електронних компонентів 3, 4 містить частину повітрянихThe design of at least the power electronic components 3, 4 contains a part of the air ones

Зо каналів внутрішнього повітряного контуру.From the channels of the internal air circuit.

Зокрема, повітряні потоки можуть бути розподілені рівномірно між каналами СК і трансформатора, також, можливий варіант реалізації при якому повітряні канали СК 4 забезпечують першочергове проходження спрямованого потоку повітря через корпус СК і встановлені в ньому радіатори силових ключів ІСВТ (не показані). Після чого, потік проходить через повітряні канали трансформатора 3, влаштовані між обмотками і корпусом.In particular, the air flows can be distributed evenly between the ducts of the SC and the transformer, also, an implementation option is possible in which the air ducts of the SC 4 ensure the priority passage of the directed air flow through the SC body and the radiators of the ISVT power switches (not shown) are installed in it. After that, the flow passes through the air channels of the transformer 3, arranged between the windings and the case.

Розташування силових електронних компонентів 3, 4 у відсіку 2, в два яруси (СК над трансформатором), з можливим зміщенням в горизонтальній площині дозволяє істотно зменшити габарити і оптимізувати траєкторію руху повітряного потоку. Після проходження силових електронних компонентів З, 4, потік б підігрітого повітря може замикатися на теплообмінник 7, також потік 6 може бути розділеним на принаймні два паралельні потоки 6, 62 підігрітого повітря.The arrangement of power electronic components 3, 4 in compartment 2, in two tiers (SC above the transformer), with a possible displacement in the horizontal plane, allows you to significantly reduce the dimensions and optimize the trajectory of the air flow. After passing through the power electronic components C, 4, the flow of heated air can be closed to the heat exchanger 7, and the flow 6 can be divided into at least two parallel flows 6, 62 of heated air.

У переважаючому варіанті реалізації, із розділення потоку на принаймні два паралельні потоки 6.1, 62, зазначений внутрішній герметичний контур включає принаймні два герметичних теплообмінники 7, повітряні канали 9, в яких встановлені рециркуляційні вентилятори 8.In the prevailing version of the implementation, with the separation of the flow into at least two parallel flows 6.1, 62, the specified internal sealed circuit includes at least two sealed heat exchangers 7, air channels 9, in which recirculation fans 8 are installed.

При цьому теплообмінники встановлені в окремих повітряних каналах 10, у верхній частині яких встановлені витяжні вентилятори в захисних кожухах 11, що можуть бути оснащені керованими жалюзі. Вказані витяжні вентилятори формують потік зовнішнього повітря в канал 10, чим забезпечують відбір тепла із внутрішнього герметичного контуру через теплообмінники 7. Окремий повітряний канал 10 з'єднаний з однією із бічних граней герметичної оболонки.At the same time, heat exchangers are installed in separate air channels 10, in the upper part of which exhaust fans are installed in protective covers 11, which can be equipped with controlled blinds. The specified exhaust fans form a flow of external air into the channel 10, which ensures the removal of heat from the internal hermetic circuit through heat exchangers 7. A separate air channel 10 is connected to one of the side faces of the hermetic shell.

Силові комірки 4 інвертора перетворююча частоти встановлені на ізольованій рамі, виконаній з електроіїзоляційного матеріалу. СК виконані легкознімними і взаємозамінні, кожнаPower cells 4 of the frequency converting inverter are installed on an insulated frame made of electrical insulating material. SCs are easily removable and interchangeable, each

СК може бути оснащена механічним швидкодіючим комутаційним пристроєм (байпасом). Доступ до модуля СК, а також інших елементів конструкції, може бути реалізований через герметичні двері 12 або знімні герметичні люки 121 (фіг.1) на поверхнях шафи. Наприклад доступ до відсіку зовнішніх підключень чи трансформатора може бути реалізований через герметичні люки у бічних гранях герметичної оболонки.The SC can be equipped with a mechanical fast-acting switching device (bypass). Access to the SK module, as well as other structural elements, can be implemented through sealed doors 12 or removable sealed hatches 121 (fig. 1) on the surfaces of the cabinet. For example, access to the compartment of external connections or transformer can be realized through hermetic hatches in the side faces of the hermetic shell.

Зазначене конструктивне виконання дозволяє підвищити ремонтопридатність і зручність експлуатації пристрою.The specified design makes it possible to increase the maintainability and ease of use of the device.

З однієї із бічних сторін від герметичного відсікгу 2 влаштований герметичний блок 13 бо управління (фіг.1,2), з'єднаний з відсіком комутації 14 і блоком зовнішніх підключень 15.On one of the sides of the hermetic compartment 2, a hermetic control unit 13 (fig. 1, 2) is arranged, connected to the switching compartment 14 and the external connection unit 15.

Реалізація заявленої корисної моделі сприяє досягненню зазначеного технічного результату, забезпечуючи оптимальні габарити, герметичність та стійкість до корозії корпусу електротехнічного пристрою.The implementation of the declared useful model contributes to the achievement of the specified technical result, providing optimal dimensions, tightness and corrosion resistance of the housing of the electrical device.

Також дозволяє поліпшити ергономічні показники, ефективність примусового повітряного охолодження силових електронних компонентів, встановлених у межах герметичних оболонок із захистом від вологи і пилу за стандартом не нижче МЕМАХ4, за допомогою інтегрованої системи двоконтурного повітряного охолодження.It also allows to improve the ergonomic indicators, the effectiveness of forced air cooling of power electronic components installed within hermetic shells with protection against moisture and dust according to the standard not lower than MEMAX4, with the help of an integrated two-circuit air cooling system.

Claims

USEFUL MODEL FORMULA

1. Hermetic shell of an electrical device, a monobloc design with double-circuit air cooling, containing power and low-current electronic components placed in an internal sealed air circuit, with at least one air heat exchanger, which is characterized by the fact that the internal air circuit is formed from at least one flow of cold air , divided by the air channels of the power electronic components into heated air flows, while at least one heated air flow is closed to a heat exchanger, where at least one heat exchanger and a recirculation fan are installed in the section of at least one closed heated air flow.

2. Hermetic shell of the electrical device according to claim 1, which is characterized by the fact that the design of at least the power electronic components contains a part of the air channels of the internal air circuit.

3. Hermetic shell of the electrical device according to claim 1, which is characterized by the fact that the flow of cold air is divided into at least two parallel flows of heated air.

4. Hermetic shell of the electrical device according to claim 1, which is characterized by the fact that at least one heat exchanger is installed in a separate air channel connected to one of the side faces of the hermetic shell, while the separate air channel in the upper part is equipped with an exhaust fan.

1. oo vno Fig: 1

V. and В. М. ih ki KN SO TEN MOH xx Z Х ХХ ZU p.

Fig. WITH