WO2019045668A1 - Система и способ принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства - Google Patents

Система и способ принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства Download PDF

Info

Publication number
WO2019045668A1
WO2019045668A1 PCT/UA2018/000071 UA2018000071W WO2019045668A1 WO 2019045668 A1 WO2019045668 A1 WO 2019045668A1 UA 2018000071 W UA2018000071 W UA 2018000071W WO 2019045668 A1 WO2019045668 A1 WO 2019045668A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
air
cooling
duct
electrical device
coolers
Prior art date
Application number
PCT/UA2018/000071
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Дмитрий Валерьевич ХАЧАТУРОВ
Original Assignee
Дмитрий Валерьевич ХАЧАТУРОВ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from UAA201708708A external-priority patent/UA119907C2/uk
Priority claimed from UAA201709245A external-priority patent/UA117885C2/ru
Application filed by Дмитрий Валерьевич ХАЧАТУРОВ filed Critical Дмитрий Валерьевич ХАЧАТУРОВ
Priority to EA202090422A priority Critical patent/EA038466B1/ru
Publication of WO2019045668A1 publication Critical patent/WO2019045668A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00—Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/34—Arrangements for cooling, heating, ventilating or temperature compensation ; Temperature sensing arrangements
    • H01L23/38—Cooling arrangements using the Peltier effect
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B—BOARDS, SUBSTATIONS OR SWITCHING ARRANGEMENTS FOR THE SUPPLY OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02B1/00—Frameworks, boards, panels, desks, casings; Details of substations or switching arrangements
    • H02B1/56—Cooling; Ventilation

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical engineering, in particular to various electrical devices cupboard execution of general purpose with equipment cooling air flow, through forced ventilation, and can be used to build various electrical devices, in particular stations control electric motors.
  • Natural ventilation provides for a large number of ventilation holes and direct contact with the external environment, which prevents the use of such equipment in areas with high ambient humidity.
  • a known embodiment of the cooling system is forced air ventilation without the use of additional cooling agents.
  • a heat sink system is known, according to which the electronic device contains a duct of rectangular cross section, one vertical wall of which is the back wall of the housing, and the opposite wall contains the radiator surface (cooler), on which the fins and places for the installation of electrical equipment.
  • the duct is performed between the side walls of the housing.
  • a compartment with a ventilation unit is integrated in the hole, made on the rear wall of the case opposite the center of the surface of the radiator.
  • the inlet of the compartment and the outlets of the duct made in the form of windows on the side walls of the cabinet, are covered with a protective grid.
  • the disadvantages of this technical solution include the joint ventilation of all compartments of the device, which can lead to inefficient use of the resource of cooling devices associated with the fact that equipment of different capacities with different heating levels is installed in the cabinet. Thus, significant energy consumption is needed to ensure sufficiently cooled air, which is not necessary for all installed equipment.
  • the device cooling system cabinet inverter converter frequency known forced air cooling system of the cabinet with power and low-current electronic devices, including guide ducts, at least one blower fan, and characterized by the presence of at least two independent cooling circuits: the first circuit for cooling the power section and the second circuit for cooling low-current electronic devices.
  • the cabinet with power and low-current electronic devices is divided into insulated sections for air flow separation, power electrical equipment is divided into separate power blocks installed on the wall separating the compartments.
  • the first circuit contains guide ducts, designed in such a way that they form the supply of forced air directly to the radiators of the power electronic devices of the power units, the forcing fans of the cooling circuits have different power and are installed separately.
  • the cooling air in the primary cooling circuit is supplied separately to each vertical row of blocks along a common guide duct provided with outlets in front of each cooler (radiator) of the power unit.
  • the disadvantages of the technical solution described in the patent include the supply of air from the bottom of the cabinet, which requires the installation of air filters for each of the injection fans. Also the device of the air duct in the first circuit with the leads for each cooled device can reduce the efficiency of the cooling system, due to the separation of the flow of the supplied air.
  • the cooling system includes an upper heat exchanger located in the air channel and installed on a common wall, with the possibility of air passage from the upper sealed compartment, and also 95 lower heat exchanger located in the air channel and installed on a common wall, with the possibility of air passage from the lower sealed compartment.
  • Each of the heat exchangers is an air-to-air cross heat exchanger having a plurality of flow channels formed between the rows of plates,
  • the disadvantages of the described method include the placement of power electrical equipment, such as reactors, in a separate sealed compartment, which requires the installation of additional recirculation fans, which complicates the design of the device.
  • the disadvantages include the installation of the main injection fan outside the station, which can lead to its rapid deterioration due to exposure to sand and dust, as well as the separation of the flow into two parts, which requires an increase in the power of the injection fan.
  • the technical problem, the solution of which the claimed technical solution is aimed at is the creation of a forced air cooling system of a simplified design and the possibility of providing effective cooling of both power and low-current electronic components, through a single directional air flow, as well as the method of implementing the specified system of forced
  • the technical result achieved from the implementation of the proposed method is to simplify the design, reduce the size of the electronic device and increase the efficiency of the cooling system of both power and low-current electronic components, as well as
  • 125 components of an electrical device contains an air heat exchanger, power electronic components, as well as coolers that are in thermal contact with low-current electronic components that are configured to be cooled in a single directional direction, from the top of the housing to its lower part, previously
  • the coolers are spaced apart along the length of the duct of the electronic device, forming a mixing zone of heated and cold air. Also, a bypass air channel is arranged above at least one cooler, supplying cold air to the mixing zone.
  • bypass air channel arranged within the duct of the electrical device and configured to control the movement of the air flow, by partially blocking the inlet opening of the regulating valve.
  • the mixing zone of air 140 flows is arranged in the space between the coolers with partial use of their internal volume.
  • power electronic components represented in the form of at least one inductance coil.
  • This coil contains a solenoid cooled by a directed air flow, concentrated in the air channels formed between the polymer shells and the turns of the solenoid, by eliminating the movement of the specified air flow through the central part of the coil.
  • low-current electronic components are predominantly located in a hermetic compartment and include at least one thermoelectric device made with the possibility of draining moisture from the hermetic compartment of an electrotechnical device.
  • the specified device contains cooled and heated
  • the heated surface is configured in thermal contact with coolers placed inside the duct in the path of the directional air flow.
  • an air heat exchanger as well as electronic power
  • 160 components and coolers that are in thermal contact with low-current electronic components are cooled in a single direction from the top of the case to its lower part, previously cleaned by a stream of external air, directing it through coolers spaced along the length of the electronic device duct to the zone
  • SUBSTITUTE SHEET (RULE 26) served in the mixing zone through the bypass air channel installed above the at least one cooler.
  • a sealed cooling circuit is made with the possibility of moisture removal and is formed from 170 at least one hermetic compartment with mainly low-current electronic components placed in it, as well as at least one air heat exchanger and an air duct system.
  • figure 1 layout of the compartments of the electronic device
  • the claimed invention can be implemented as a system and method of forced air cooling of an electrical device of cabinet cabinet execution, which includes a closed case 1 (Fig. 1) with power and low-current electronic components placed in it
  • 190 air cooling is characterized by the presence of at least two independent cooling circuits 6, 7. At least one of these cooling circuits 6 is sealed from the adjacent cooling circuit 7 and protected from contact with the external environment. Sealed cooling circuit 6 mainly contains 195 low-current electronic components 8, enclosed in an airtight compartment 9, as well as at least one air heat exchanger 10 connected to said sealed compartment, by means of air duct system 1 1. Also, cooling circuit 6 is adapted to removal of moisture, which may condense from the air when the temperature drops, 200 through a thermoelectric device 12 (figure 2), which contains, cooled 13 and heated 14 surface, and, I configured surface in thermal contact with a cooler 15 placed in the duct 4, the path of the air flow direction.
  • a thermoelectric device 12 (figure 2), which contains, cooled 13 and heated 14 surface, and, I configured surface in thermal contact with a cooler 15 placed in the duct 4, the path of the air flow direction.
  • An air heat exchanger 10 and power electronic components are also installed on the path of the pre-cleaned electrical device that is directed from the top of the electrical device to the lower part of the air flow.
  • the coil shown in detail in (FIG. 3) contains a solenoid 17 cooled by a directional air flow concentrated in the air ducts 18 formed between the polymer shells 19, 20 and the coils of the solenoid by eliminating movement of the indicated air flow through the central
  • Air heat exchanger 10 placed on the path of movement, directional air flow, mainly made of a set of hollow tubular elements, which also provide additional air purification from mechanical impurities.
  • the air cooling system is equipped with a device 21 (Fig. 1) protection from sand and dust.
  • the air duct 4 of the electrical device is part of the cooling circuit 7.
  • the said air duct is designed as a vertical air duct,
  • thermoelectric device 12 separating compartments of an electrical device with coolers 2, 3 placed in its cavity, as well as a cooler 15 of a thermoelectric device 12 for moisture removal.
  • the duct 4 is shown in detail in (figure 4). According to the described embodiment of the invention, 2,3 coolers are spaced apart
  • duct 4 of the electronic device forming a mixing zone 22 of preheated 23 and cold 24 air streams, while a bypass air channel 25 is arranged over at least one cooler 2, cold air is supplied to the mixing zone 22.
  • the bypass air channel 25 is arranged within duct 4 electrical devices and
  • the air flow mixing zone 22 is arranged in the space between the coolers with partial use of their internal volume.
  • the method based on the use of the forced air cooling system of the electrical device described above is that at least one of the cooling circuits,
  • the cooling air is circulated in a closed cycle within at least one sealed compartment 9.
  • the air in the sealed circuit 6 is cooled by means of an air heat exchanger 10 connected to 250 sealed compartment and installed in an adjacent cooling circuit 7.
  • the heat exchanger 9, as well as power electronic components and coolers that are in thermal contact with low-current electronic components, is cooled in a single direction from the top of the case to its lower part, previously cleaned by a stream of external air.
  • Coolers 2, 3 are distributed along the length of the duct 4 of the electronic device, forming a mixing zone 22 of preheated 23 and cold 24 air streams, where cold air is supplied to the mixing zone through an air bypass channel 25 installed above at least one cooler 2.
  • Sealed cooling circuit 6 is performed with the ability to drain moisture and form, from at least one sealed compartment 9 with placed in it the advantage of low-current electronic components 8, as well as at least one air heat exchanger 10 and the system of air channels 1 1.
  • the injected air passes, bending around the hollow tubular elements of the air heat exchanger 10, receiving additional cleaning and enters the air duct 4, which allows cooling air to pass through coolers 2, 3, 15, as well as cooled power
  • the cooling air under the influence of the forcing fan 5 is fed into the duct 4 (as shown in figure 4), where it enters the first 10 the cooler 2, and, part of the cold air enters the bypass air channel 25, through which it enters the flow mixing zone 22
  • the cooled air After passing through the airflow mixing zone 22, the cooled air enters the next, in the direction of the airflow, cooler 3 and is discharged to the outside through openings 27 in the lower part of the electronic device housing.
  • cooling air flow is supplied to the units with electrical equipment, after passing through which the heated air enters the air
  • thermoelectric device 12 performs the selection of moisture, through a thermoelectric device 12. Condensed moisture, divert out of the housing electrical device without disrupting its integrity, using at least one partially permeable drainage element 29, through which leak moisture out and
  • thermoelectric device 300 impede the access of moisture into the inside of the housing electrical device. Moisture collected on the surface of a thermoelectric device is directed to the region of the receiving opening of the drainage element 29, while at least one drainage element is installed in the lower part of the body and aligned in plan with the above-placed 305 a moisture removal element 30 connected to a thermoelectric device.
  • the claimed invention provides for various options and alternative forms of implementation.
  • a specific embodiment is disclosed in the description and shown by means of the graphic materials provided.
  • the described system and method are not limited to a specific

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники, в частности к различным электротехническим устройствам шкафного исполнения общего назначения с охлаждением оборудования потоками воздуха, посредством принудительной вентиляции, и может быть применено для построения различных электротехнических устройств, в частности станций управления электродвигателями. Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что система принудительного воздушного охлаждения силовых и слаботочных компонентов электротехнического устройства содержит воздушный теплообменник, силовые электронные компоненты, а также охладители, находящиеся в тепловом контакте со слаботочными электронными компонентами, которые сконфигурированы с возможностью охлаждения единым направленным, от верха корпуса к нижней его части, предварительно очищенным потоком внешнего воздуха. Охладители разнесены по длине воздуховода электронного устройства, образуя зону смешения подогретого и холодного воздуха. Также, над по меньшей мере, одним охладителем устроен обводной воздушный канал, подачи холодного воздуха в зону смешения.

Description

DESCRIPTION
Система и способ принудительного воздушного охлаждения
электротехнического устройства
Изобретение относится к области электротехники, в частности к различным электротехническим устройствам шкафного исполнения общего назначения с охлаждением оборудования потоками воздуха, посредством принудительной вентиляции, и может быть применено для построения различных электротехнических устройств, в частности станций управления электродвигателями.
На данный момент известны способы и системы охлаждения используемые, например, в распределительных шкафах с электрооборудованием, выделяющим значительную рассеваемую энергию в виде тепла, которые обеспечивают отвод, выделяемого тепла посредством как природного, так и принудительного вентилирования.
Природное вентилирование предусматривает наличие большого количества вентиляционных отверстий и непосредственного контакта с внешней средой, что не позволяет использовать подобное оборудование в областях с повышенной влажностью окружающей среды.
Принудительное вентилирование позволяет реализовать охлаждение электрооборудования в герметичных шкафах с обеспечением, необходимой влагозащиты. Наиболее распространенными способами вентиляции является использование систем с применением воздушного охлаждения, включающего теплообменники с охлаждающей жидкостью либо другими хладагентами. Такие методы охлаждения, требуют устройства систем подачи и отвода жидкости, установки дополнительных резервуаров, что приводит к усложнению конструкции увеличению габаритов и себестоимости такого оборудования.
Известным вариантом исполнения системы охлаждения является принудительная воздушная вентиляция без применения дополнительных охлаждающих веществ.
Из патента на изобретение RU2239267 от 27.10.2004 МПК Н05К 7/20 «Шкаф для станции управления электродвигателем» известна система теплоотвода, согласно которой электронное устройство содержит воздуховод прямоугольного сечения, одной вертикальной стенкой которого является задняя стенка корпуса, а противоположная ей стенка содержит поверхность радиатора (охладителя), на которой выполнены ребра и места для установки электрооборудования. Воздуховод выполняют между боковыми стенками корпуса. В отверстии, выполненном на задней стенке корпуса напротив центра поверхности радиатора, встроен отсек с блоком вентиляции. Вход отсека и выходы воздуховода, выполненные в виде окон на боковых стенках шкафа, закрыты защитной сеткой.
К недостаткам указанного технического решения можно отнести совместное вентилирование всех отсеков устройства, что может привести к нерациональному использованию ресурса охлаждающих устройств, связанным с тем, что в шкафу устанавливается оборудование разной мощности, имеющее разную степень нагрева. Таким образом, необходимо значительное потребление энергии для обеспечения достаточно охлажденного воздуха, который не является необходимым для всего установленного оборудования.
Также из патента РФ на полезную модель RU158897, МПК Н05К 7/20
«Устройство системы охлаждения шкафа инвертора преобразователя частоты» известна система принудительного воздушного охлаждения шкафа с силовыми и слаботочными электронными приборами, включающая, направляющие воздуховоды, по меньшей мере, один нагнетающий вентилятор, и характеризирующаяся наличием, по меньшей мере, двух независимых контуров охлаждения: первый контур для охлаждения силовой части и второй контур для охлаждения слаботочных электронных приборов. Шкаф с силовыми и слаботочными электронными приборами разделен на изолированные секции для разделения потоков воздуха, силовое электротехническое оборудование разделено на отдельные силовые блоки, устанавливаемые на стенке, разделяющей отсеки. Первый контур содержит направляющие воздуховоды, выполненные таким образом, что формируют подачу нагнетаемого воздуха непосредственно на радиаторы силовых электронных приборов силовых блоков, нагнетающие вентиляторы контуров охлаждения имеют разную мощность и устанавливаются раздельно. Подача охлаждающего воздуха в первом контуре охлаждения производиться отдельно на каждый вертикальный ряд блоков по общему направляющему воздуховоду, снабженному выходными отверстиями напротив каждого охладителя (радиатора) силового блока.
К недостаткам описанного в патенте технического решения можно отнести подачу воздуха из нижней части шкафа, что требует установки воздушных фильтров для каждого из нагнетающих вентиляторов. Также устройство воздуховода в первом контуре с выводами под каждое охлаждаемое устройство, может снизить эффективность системы охлаждения, за счет разделения потока подаваемого воздуха.
Из патента на изобретение JSfe US9545037(B2) от 10.01.2017, МПКН05К7/20 «Система и способ охлаждения электрических приводов» известен способ принудительного воздушного охлаждения электронного устройства, согласно которому, корпус, выполняют с по меньшей мере, з 85 одним герметичным отсеком, защищенным от контакта с внешней средой, в указанный корпус заключают, как силовые, так и слаботочные электронные компоненты, а также, по меньшей мере, один теплообменник, соединенный с герметичным отсеком. Верхний и нижний отсеки выполняют герметичными. Верхний и нижний отсеки содержат наборы электрических элементов. 90 Воздушный канал смежный с верхним и нижним герметичными отсеками образует общую стенку с упомянутыми отсеками. Согласно, описному способу, система охлаждения включает верхний теплообменник, расположенный в воздушном канале и установленный на общей стенке, с возможностью прохода воздуха из верхнего герметичного отсека, а также 95 нижний теплообменник, расположенный в воздушном канале и установленный на общей стенке, с возможностью прохода воздуха из нижнего герметичного отсека. Каждый из теплообменников представляет собой воздухо-воздушный перекрестный теплообменник, имеющий множество проходных каналов, образованных между рядами пластин,
100 имеющих по существу плоские параллельные центральные части.
К недостаткам описанного способа, можно отнести размещение силового электрооборудования, такого как реакторы, в отдельном герметичном отсеке, что требует установки дополнительных рециркуляционных вентиляторов, что усложняет конструкцию устройства.
105 Также к недостаткам можно отнести установку основного нагнетающего вентилятора снаружи станции, что может привести к его быстрому износу из-за воздействия песка и пыли, а также разделение потока на две части, что требует увеличения мощности нагнетающего вентилятора.
Техническая задача, на решение которой направлено заявляемое но техническое решение заключается создании системы принудительного воздушного охлаждения упрощенной конструкции и возможностью обеспечением эффективного охлаждения как силовых, так и слаботочных электронных компонентов, посредством единого направленного потока воздуха, а также способа реализации указанной системы принудительного
115 воздушного охлаждения.
Технический результат, достигнутый от реализации заявляемого способа, заключается в упрощении конструкции, уменьшении габаритов электронного устройства и повышении эффективности системы охлаждения как силовых, так и слаботочных электронных компонентов, а также в
120 повышении эффективности осушения воздуха герметичного корпуса электротехнического устройства, с отводом влаги без нарушения его герметичности.
Сущность заявляемого изобретения заключается в том, что система принудительного воздушного охлаждения силовых и слаботочных
125 компонентов электротехнического устройства содержит воздушный теплообменник, силовые электронные компоненты, а также охладители находящиеся в тепловом контакте со слаботочными электронными компонентами, которые сконфигурированы с возможностью охлаждения единым направленным, от верха корпуса к нижней его части, предварительно
130 очищенным потоком внешнего воздуха. Охладители разнесены по длине воздуховода электронного устройства, образуя зону смешения подогретого и холодного воздуха. Также, над по меньшей мере, одним охладителем устроен обводной воздушный канал, подачи холодного воздуха в зону смешения.
Согласно предпочтительному варианту реализации изобретения,
135 обводной воздушный канал, устроен в пределах воздуховода электротехнического устройства и выполнен с возможностью регулирования движения воздушного потока, посредством частичного перекрывания входного отверстия регулирующей заслонкой. Также согласно заявляемому изобретению, зона смешения воздушных 140 потоков устроена в пространстве между охладителями с частичным использованием их внутреннего объема.
Также в заявляемой система принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства, силовые электронные компоненты, представленью в виде, по меньшей мере, одной катушки индуктивности. 145 Указанная катушка содержит соленоид, охлаждаемый направленным потоком воздуха, сосредоточенным в воздушных каналах, образованных между полимерными кожухами и витками соленоида, посредством исключения движения, указанного потока воздуха через центральную часть катушки.
150 В описанной системе, слаботочные электронные компоненты, преимущественно расположены в герметичном отсеке и включают, по меньшей мере, одно термоэлектрическое устройство, выполненное с возможностью отвода влаги из герметичного отсека электротехнического устройства. Указанное устройство содержит охлаждаемую и нагреваемую
155 поверхности. Нагреваемая поверхность сконфигурирована в тепловом контакте с охладителями, помещенными внутри воздуховода, на пути движения направленного потока воздуха.
Согласно способу, реализованному на основании описанной системы охлаждения, воздушный теплообменник, а также силовые электронные
160 компоненты и охладители, находящиеся в тепловом контакте со слаботочными электронными компонентами, охлаждают единым направленным от верха корпуса к нижней его части, предварительно очищенным потоком внешнего воздуха, направляя его через охладители, разнесенные по длине воздуховода электронного устройства, в зону
165 смешения подогретого и холодного воздуха. Причем холодный воздух
6
ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) подают в зону смешения посредством обводного воздушного канала, установленного, над по меньшей мере, одним охладителем.
Также согласно заявляемому способу, герметичный охлаждающий контур выполняют с возможностью отвода влаги и формируют, из по 170 меньшей мере, одного герметичного отсека с помещенными в нем преимущественно слаботочными электронными компонентами, а также, по меньшей мере, одного воздушного теплообменника и системы воздушных каналов.
Сущность заявляемого изобретения поясняется, но не ограничивается 175 следующими, приведенными графическими материалами:
фиг.1 - схема размещения отсеков электронного устройства;
фиг.2 - термоэлектрическое устройство отвода влаги;
фиг.З - котушка индуктивности;
фиг.4 - воздуховод системы принудительного воздушного охлаждения;
180 фиг.5 - схема перемещения воздушных потоков.
Заявляемое изобретение может быть реализовано как система и способ принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства шкафного исполнения, которое включает замкнутый корпус 1 (фиг. 1) с помещенными в нем силовыми и слаботочными электронными
185 компонентами, установленными, как непосредственно в корпусе, так на поверхности охладителей (радиаторов) 2,3 помещенных на пути движения направленного потока воздуха, преимущественно в переделах воздуховода 4, оснащенного нагнетающим вентилятором 5.
Согласно описанному варианту выполнения, система принудительного
190 воздушного охлаждения характеризуется наличием, по меньшей мере, двух независимых контуров охлаждения 6, 7. По меньшей мере, один из указанных охлаждающих контуров 6 выполнен герметичным от смежного с ним охлаждающего контура 7 и защищенным от контакта с внешней средой. Герметичный охлаждающий контур 6 преимущественно содержит 195 слаботочные электронные компоненты 8, заключенные в герметичном отсеке 9, а также, по меньшей мере, один воздушный теплообменник 10, связанный с указанным герметичным отсеком, посредством системы воздушных каналов 1 1. Также охлаждающий контур 6 выполнен с возможностью отвода влаги, которая может конденсироваться из воздуха при перепаде температур, 200 посредством термоэлектрического устройства 12 (фиг.2), которое содержит, охлаждаемую 13 и нагреваемую 14 поверхности, причем, нагреваемая поверхность сконфигурирована в тепловом контакте с охладителем 15, помещенными внутри воздуховода 4, на пути движения направленного потока воздуха.
205 Также на пути движения предварительно очищенного, направленного от верха корпуса электротехнического устройства к нижней его части, потока воздуха, установлены воздушный теплообменник 10 и силовые электронные компоненты. Согласно описанному варианту реализации, силовые электронные компоненты, представленные в виде, по меньшей мере, одной
210 катушки индуктивности 16. Указанная катушка детально изображена на (фиг.З) содержит соленоид 17, охлаждаемый направленным потоком воздуха, сосредоточенным в воздушных каналах 18, образованных между полимерными кожухами 19, 20 и витками соленоида, посредством исключения движения, указанного потока воздуха через центральную
215 часть катушки.
Воздушный теплообменник 10, помещенный на пути движения, направленного потока воздуха, преимущественно выполняют из набора полых трубчатых элементов, которые также обеспечивают дополнительную очистку воздуха от механических примесей. При этом, согласно заявляемому
220 варианту реализации изобретения, система воздушного охлаждения оснащена устройством 21 (фиг. 1) защиты от песка и пыли. Согласно заявляемому варианту реализации воздуховод 4 электротехнического устройства является частью охлаждающего контура 7. Указанный воздуховод выполнен в виде вертикального воздушного канала,
225 разделяющего отсеки электротехнического устройства с помещенными в его полости охладителями 2, 3, а также охладитель 15 термоэлектрического устройства 12 отвода влаги.
Воздуховод 4 детально показан на (фиг.4). Согласно описанному варианту реализации изобретения, охладители 2,3 разнесены по длине
230 воздуховода 4 электронного устройства, образуя зону 22 смешения подогретого 23 и холодного 24 потоков воздуха, при этом над по меньшей мере, одним охладителем 2 устроен обводной воздушный канал 25, подачи холодного воздуха в зону смешения 22. Обводной воздушный канал 25, устроен в пределах воздуховода 4 электротехнического устройства и
235 выполнен с возможностью регулирования движения воздушного потока, посредством частичного перекрывания входного отверстия регулирующей заслонкой 26. Также согласно предпочтительному варианту реализации, зона 22 смешения воздушных потоков устроена в пространстве между охладителями с частичным использованием их внутреннего объема. Такое
240 выполнение позволяет повысить эффективность системы охлаждения, и уменьшить размеры воздуховода.
Способ, основанный на использовании описанной выше системы принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства, заключается в том, что по меньшей мере, один из охлаждающих контуров,
245 выполняют герметичным 6 от смежного контура 7 и защищенным от контакта с внешней средой. В герметичном контуре 6 циркуляцию охлаждающего воздуха выполняют в замкнутом цикле в пределах, по меньшей мере, одного герметичного отсека 9. Воздух в герметичном контуре 6 охлаждают посредством воздушного теплообменника 10 связанного с 250 герметичным отсеком и установленного в смежном охлаждающем контуре 7. Теплообменник 9, а также силовые электронные компоненты и охладители, находящиеся в тепловом контакте со слаботочными электронными компонентами, охлаждают единым направленным от верха корпуса к нижней его части, предварительно очищенным потоком внешнего воздуха.
255 Охладители 2, 3 разносят по длине воздуховода 4 электронного устройства, образуя зону 22 смешения подогретого 23 и холодного 24 потоков воздуха, где холодный воздух подают в зону смешения посредством обводного воздушного канала 25, установленного, над по меньшей мере, одним охладителем 2.
260 Герметичный охлаждающий контур 6 выполняют с возможностью отвода влаги и формируют, из по меньшей мере, одного герметичного отсека 9 с помещенными в нем преимущество слаботочными электронными компонентами 8, а также, по меньшей мере, одного воздушного теплообменника 10 и системы воздушных каналов 1 1.
265 Заявляемая система принудительного воздушного охлаждения работает следующим образом.
Схема движения воздушного потока показана на (фиг.5). Воздух из окружающей среды, под воздействием нагнетающего вентилятора 5, через устройство защиты от попадания песка и пыли 21 , втягивается в
270 негерметичный охлаждающий контур 7 (выделенный жирной линией).
Нагнетаемый воздух проходит, огибая полые трубчатые элементы, воздушного теплообменника 10 получая, при этом, дополнительную очистку и попадает в воздухопровод 4, обеспечивающий прохождение охлаждающего воздуха через охладители 2, 3, 15, а также охлаждаемые силовые
275 электронные компоненты 16.
Охлаждающий воздух под воздействием нагнетающего вентилятора 5 подается в воздуховод 4 (как это показано на фиг.4), где поступает на первый ю охладитель 2, причем, часть холодного воздуха попадает в обводной воздушный канал 25, по которому поступает в зону 22 смешивания потоков
280 холодного 24 и подогретого 23 воздуха. После прохождения зоны 22 смешения воздушных потоков, охлажденный воздух попадает в следующий, по направлению движения воздушного потока охладитель 3 и выводится наружу через отверстия 27 в нижней части корпуса электронного устройства.
В это же время охлаждение электронных компонентов, помещенных в
285 пределах герметичного отсека 9, осуществляется беспрерывной циркуляцией охлаждающего воздуха в замкнутом охлаждающем контуре посредством, по меньшей мере, одного рециркуляционного вентилятора 28. Поток охлаждающего воздуха, подается на блоки с электрооборудованием, после прохождения которых, подогретый воздух поступает в воздушный
290 теплообменник 10, охлаждаемый посредством нагнетаемого внешнего воздуха 5. После прохождения теплообменника, охлажденный воздух повторно используется для охлаждения электронных компонентов, по меньшей мере, одного герметичного отсека.
При этом в ходе непрерывной циркуляции воздуха в замкнутом
295 контуре 6 выполняют отбор влаги, посредством термоэлектрического устройства 12. Сконденсированную влагу, отводят за пределы корпуса электротехнического устройства без нарушения его герметичности, с применением, по меньшей мере, одного частично проницаемого дренажного элемента 29, посредством которого пропускают влагу наружу и
300 препятствуют доступу влаги, внутрь корпуса электротехнического устройства. Собранную на поверхности термоэлектрического устройства влагу, направляют в область приемного отверстия дренажного элемента 29, при этом, по меньшей мере, один дренажный элемент устанавливают в нижней части корпуса и совмещают в плане с помещенным над ним 305 элементом 30 отвода влаги, соединенным с термоэлектрическим устройством.
Реализация заявляемого изобретения способствует достижению указанного технического результата, обеспечивая упрощение конструкции системы охлаждения, уменьшение габаритов электротехнического
310 устройства и повышение эффективности системы охлаждения как силовых, так и слаботочных электронных компонентов, единым неправленым потоком воздуха. Также реализация описанной системы и способа принудительного воздушного охлаждения, приводит к повышению эффективности осушения воздуха герметичного корпуса электротехнического устройства, с отводом
315 влаги без нарушения его герметичности.
Заявляемое изобретение, предусматривает различные варианты и альтернативные формы реализации. Конкретный вариант осуществления раскрыт в описании и показан посредством, приведенных графических материалов. Описанная система и способ не ограничиваются конкретной
320 раскрытой формой и могут охватывать все возможные варианты исполнения, эквиваленты и альтернативы, в рамках существенных признаков, раскрытых в формуле изобретения.

Claims

Claims
Система и способ принудительного воздушного охлаждения
электротехнического устройства
5 1. Система принудительного воздушного охлаждения силовых и слаботочных компонентов электротехнического устройства, характеризирующаяся наличием, по меньшей мере, двух независимых контуров охлаждения, которая содержит помещенные в едином корпусе воздуховод, по меньшей мере, один теплообменник, соединенный, с по ю меньшей мере, одним герметичным отсеком, защищенным от контакта с внешней средой, а также охладители, помещенные в пределах воздуховода на пути движения направленного потока воздуха отличающаяся тем, что воздушный теплообменник, силовые электронные компоненты, а также охладители находящиеся в тепловом контакте со слаботочными
15 электронными компонентами, сконфигурированы с возможностью охлаждения единым направленным от верха корпуса к нижней его части, предварительно очищенным потоком внешнего воздуха, причем охладители разнесены по длине воздуховода электронного устройства, образуя зону смешения подогретого и холодного воздуха, при этом над, по меньшей мере, 0 одним охладителем устроен обводной воздушный канал, подачи холодного воздуха в зону смешения.
2. Система принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства по п.1 отличается тем, что обводной воздушный канал, устроен в пределах воздуховода электротехнического устройства и выполнен с 5 возможностью регулирования движения воздушного потока, посредством частичного перекрывания входного отверстия регулирующей заслонкой.
3. Система принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства по п.1 отличается тем, что зона смешения воздушных потоков устроена в пространстве между охладителями с частичным использованием их внутреннего объема.
4. Система принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства по п.1 отличается тем, что силовые электронные компоненты, представленые в виде, по меньшей мере, одной катушки индуктивности с перекрытой центральной частью, которая содержит соленоид, охлаждаемый направленным потоком воздуха, сосредоточенным в воздушных каналах, образованных между полимерными кожухами и витками соленоида.
5. Система принудительного воздушного охлаждения электронного устройства отличается тем, что слаботочные электронные компоненты преимущественно расположены в герметичном отсеке и включают, по меньшей мере, одно термоэлектрическое устройство, выполненное с возможностью отвода влаги из герметичного отсека электротехнического устройства, которое содержит, охлаждаемую и нагреваемую поверхности, причем, нагреваемая поверхность сконфигурирована в тепловом контакте с охладителем, помещенными внутри воздуховода, на пути движения направленного потока воздуха.
6. Способ принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства согласно которому, по меньшей мере, один из охлаждающих контуров, выполняют герметичным от смежного контура и защищенным от контакта с внешней средой, в герметичном контуре циркуляцию охлаждающего воздуха осуществляют в замкнутом цикле в пределах, по меньшей мере, одного герметичного отсека, причем, воздух в герметичном контуре охлаждают посредством воздушного теплообменника связанного с герметичным отсеком и установленного в смежном охлаждающем контуре отличающийся тем, что указанный теплообменник, а также силовые электронные компоненты и охладители, находящиеся в тепловом контакте со слаботочными электронными компонентами, охлаждают единым направленным от верха корпуса к нижней его части, предварительно очищенным потоком внешнего воздуха, направляя его через охладители, разнесенные по длине воздуховода электронного устройства, в зону смешения подогретого и холодного воздуха, причем холодный воздух подают в зону смешения посредством обводного воздушного канала, установленного, над по меньшей мере, одним охладителем.
7. Способ принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства по п.6 отличается тем, что герметичный охлаждающий контур выполняют с возможностью отвода влаги и формируют, из по меньшей мере, одного герметичного отсека с помещенными в нем преимущественно слаботочными электронными компонентами, а также, по меньшей мере, одного воздушного теплообменника и системы воздушных каналов.
8. Способ принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства по п.7 отличается тем, что отвод влаги из герметичного охлаждающего контура реализуют посредством, по меньшей мере, одного термоэлектрического устройства, которое содержит, охлаждаемую и нагреваемую поверхности, причем, нагреваемую поверхность устанавливают в тепловом контакте с охладителем, помещенным внутрь воздуховода, на пути движения направленного потока воздуха.
PCT/UA2018/000071 2017-08-28 2018-07-11 Система и способ принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства WO2019045668A1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EA202090422A EA038466B1 (ru) 2017-09-21 2018-07-11 Система и способ принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
UAA201708708 2017-08-28
UAA201708708A UA119907C2 (uk) 2017-08-28 2017-08-28 Спосіб примусового повітряного охолодження електронного пристрою
UAA201709245A UA117885C2 (ru) 2017-09-20 2017-09-20 Способ охлаждения силовых полупроводниковых приборов
UAA201709245 2017-09-20
UAA201709265 2017-09-21
UAA201709265 2017-09-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019045668A1 true WO2019045668A1 (ru) 2019-03-07

Family

ID=65527769

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/UA2018/000071 WO2019045668A1 (ru) 2017-08-28 2018-07-11 Система и способ принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019045668A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115413159A (zh) * 2022-08-15 2022-11-29 华为数字能源技术有限公司 电子设备安装箱、逆变器及除湿控制方法
CN116759927A (zh) * 2023-08-17 2023-09-15 泉欣电力(福建)有限公司 微机交直流一体化不间断电源柜

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4538131A (en) * 1983-01-27 1985-08-27 Bbc Brown, Boveri & Company, Ltd. Air-core choke coil
US5077601A (en) * 1988-09-09 1991-12-31 Hitachi, Ltd. Cooling system for cooling an electronic device and heat radiation fin for use in the cooling system
US5297005A (en) * 1992-09-28 1994-03-22 Energy Innovations, Inc. Apparatus and method for cooling heat generating electronic components in a cabinet
US5912802A (en) * 1994-06-30 1999-06-15 Intel Corporation Ducted opposing bonded fin heat sink blower multi-microprocessor cooling system
US20140216069A1 (en) * 2013-02-04 2014-08-07 Abb Oy Cooling assembly and dehumidification method
RU158897U1 (ru) * 2015-07-16 2016-01-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" Устройство системы охлаждения шкафа инвертора преобразователя частоты

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4538131A (en) * 1983-01-27 1985-08-27 Bbc Brown, Boveri & Company, Ltd. Air-core choke coil
US5077601A (en) * 1988-09-09 1991-12-31 Hitachi, Ltd. Cooling system for cooling an electronic device and heat radiation fin for use in the cooling system
US5297005A (en) * 1992-09-28 1994-03-22 Energy Innovations, Inc. Apparatus and method for cooling heat generating electronic components in a cabinet
US5912802A (en) * 1994-06-30 1999-06-15 Intel Corporation Ducted opposing bonded fin heat sink blower multi-microprocessor cooling system
US20140216069A1 (en) * 2013-02-04 2014-08-07 Abb Oy Cooling assembly and dehumidification method
RU158897U1 (ru) * 2015-07-16 2016-01-20 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "ЭКРА" Устройство системы охлаждения шкафа инвертора преобразователя частоты

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DULNEV G.N. ET AL.: "Teploobmen v radioelektronnykh apparatakh", ENERGIYA, 1968, Leningrad, pages 343 - 345 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115413159A (zh) * 2022-08-15 2022-11-29 华为数字能源技术有限公司 电子设备安装箱、逆变器及除湿控制方法
CN116759927A (zh) * 2023-08-17 2023-09-15 泉欣电力(福建)有限公司 微机交直流一体化不间断电源柜
CN116759927B (zh) * 2023-08-17 2023-11-07 泉欣电力(福建)有限公司 微机交直流一体化不间断电源柜

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10524382B2 (en) System and method for forced air cooling of electrical device
KR101443873B1 (ko) 보조 냉각 장치
EP3017255B1 (en) Air conditioner
CN103988592A (zh) 具有改进的热消散的电气柜
US20140260397A1 (en) Electrical cabinet with improved heat dissipation
US11044831B2 (en) Electrical enclosure arrangement comprising an electrical enclosure line and a cooling device connected into the line
CN210808085U (zh) 电控柜和空调器
KR20160053806A (ko) 열교환기
WO2019045668A1 (ru) Система и способ принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства
US10015914B2 (en) Enclosures and methods of managing heat in heat generating modules
CN107155279B (zh) 层架式调温装置及调温系统
US20200392952A1 (en) Variable frequency drive and method of its air cooling
US20070125110A1 (en) Device for transfer of heat
KR20170084113A (ko) 냉기 통로를 공기 조화시키기 위한 방법 및 장치
KR102470436B1 (ko) 차량용 히트펌프 시스템
EA038466B1 (ru) Система и способ принудительного воздушного охлаждения электротехнического устройства
RU2729203C1 (ru) Преобразователь частоты и способ воздушного охлаждения преобразователя частоты
RU2688206C2 (ru) Охлаждающий аппарат для кондиционирования воздуха в коммутационном шкафу
RU2729533C1 (ru) Шкаф электротехнического устройства с жидкостной системой охлаждения
RU208219U1 (ru) Герметичная оболочка электротехнического устройства
CN209861451U (zh) 变频器散热系统
JP2016111194A (ja) 制御盤
UA119907C2 (uk) Спосіб примусового повітряного охолодження електронного пристрою
CN207082759U (zh) 一种开关柜
KR20180116680A (ko) 냉각시스템

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18850485

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18850485

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1