專利名稱：非對稱熱管自冷型勵磁整流柜的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及同步發(fā)電機勵磁系統(tǒng)，具體說是一種非對稱熱管自冷型勵磁整流 柜。
背景技術：
勵磁整流柜的額定輸出能力與可控硅整流元件的溫度密切相關，可控硅廠家資料 里都明確規(guī)定可控硅工作時溫度不允許超過125°C，否則將導致元件損壞。因此要提高整流 柜的額定輸出能力必須降低可控硅元件工作時的溫度。由于勵磁整流柜柜體表面積限制，可控硅通常采用分層布置，每個可控硅散熱器 完全相同。對于強迫風冷的勵磁整流柜，風道內空氣流速大于5m/s，空氣經可控硅散熱器后 溫度變化不大，下層可控硅發(fā)熱對于上層可控硅溫度的影響可以忽略不計。對于熱管自冷 型的勵磁整流柜，空氣流速小于2m/s，空氣經下層可控硅散熱器后溫升可超過10°C，使上 層可控硅散熱器的進風溫度提高，最終導致上層可控硅溫度大大高于下層可控硅溫度，因 而降低了整流柜的額定輸出能力。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種非對稱熱管自冷型勵磁整流柜，解決上述問題，使 可控硅能夠達到設計的額定輸出性能。所述非對稱熱管自冷型勵磁整流柜，包括柜體、柜體內裝有多只帶熱管散熱器的 可控硅整流元件，其特征是所述勵磁整流柜的可控硅整流元件為上、下兩組布置，且上、下 組熱管散熱器是非對稱結構，上組可控硅元件帶的熱管散熱器表面積大于下組可控硅元件 帶的熱管散熱器表面積。上組可控硅元件帶的熱管散熱器表面積&與下組可控硅元件帶的熱管散熱器表 面積S1滿足下列關系S2 ^ S1 * (TA1-Tl)/ (TA「Tl- k*m)其中TA1為下組可控硅元件溫度，Tl為柜體內的冷卻空氣溫度，m為冷卻空氣質 量，k為冷卻空氣質量系數。本實用新型通過加大自冷型整流柜上組可控硅的散熱器，降低了上組可控硅元件 的溫度，解決了自冷型整流柜上組可控硅元件溫度高于下組可控硅元件溫度的問題，提高 整流柜的額定輸出能力。并且本實用新型提出了上組可控硅散熱器面積的設定公式，具體 提出了一種達到設計性能的最低成本的解決辦法。

圖1是本實用新型非對稱熱管自冷型勵磁整流柜整體結構示意圖，圖2是上下組可控硅的散熱器示意圖。圖中1 一柜體，2—下組可控硅元件，3—上組可控硅元件，4一下組可控硅元件的熱管散熱器，5—上組可控硅元件的熱管散熱器，6—絕緣支架。
具體實施方式

以下結合附圖對本實用新型進一步說明如圖1、2中所示，非對稱熱管自冷型勵 磁整流柜，包括柜體1、柜體1內裝有多只帶熱管散熱器的可控硅整流元件，所述勵磁整流 柜的可控硅整流元件為上、下兩組布置，帶有散熱器的可控硅元件通過其絕緣支架6固定 安裝在柜體1內，上、下組可控硅元件的熱管散熱器是非對稱結構，對于熱管自冷型的勵磁 整流柜，空氣流速小于2m/s，空氣經下層可控硅散熱器后溫升可超過10°C，使上層可控硅 散熱器的進風溫度提高，上組可控硅元件3帶的熱管散熱器5表面積因此需要大于下組可 控硅元件2帶的熱管散熱器4表面積。上組熱管散熱器在溫度為T2的環(huán)境中的耗散功率P2應大于或等于下組熱管散熱 器在溫度為Tl的環(huán)境中的耗散功率P1，其中T2與Tl的溫差值等于下組熱管散熱器耗散功 率Pl使冷卻空氣產生的溫升值。若冷卻空氣溫度為Tl，下組可控硅溫度為TA1,則下組熱管散熱器耗散功率Pl是 與下組熱管散熱器表面積S1存在函數關系Pl=a*S1 * (TA1-Tl)(1)其中，a為散熱器與冷卻空氣的傳熱系數，一旦散熱器材料和冷卻空氣的成分確 定，該值即為常數。冷卻空氣經下組熱管散熱器后溫度升高到T2，上組可控硅溫度為TA2,則上組熱管 散熱器耗散功率P2與上組熱管散熱器表面積&存在函數關系P2=a*S2 * (TA2- T2)(2)T2與Tl的溫差與冷卻空氣質量m成正比，即T2_Tl=k*m(3)若要求上下組可控硅元件的溫度相同，則P2=P1TA2 =TA1可推導出&與31的關系S2= S1 * (TA1-Tl)/ (TA「Tl— k*m)因此，上組可控硅元件3帶的熱管散熱器5表面積&與下組可控硅元件2帶 的熱管散熱器4表面積S1滿足下列關系S2 ^ S1 * (TA1-Tl)/ (TA「Tl- k*m)其中TA1為下組可控硅元件溫度，Tl為柜體內的冷卻空氣溫度，m為冷卻空氣質 量，k為冷卻空氣質量系數。本實用新型通過加大上組可控硅的散熱器，有效降低了上組可控硅元件的溫度， 解決了現有自冷型整流柜上組可控硅元件溫度高于下組可控硅元件溫度的問題，因而提高 了整流柜的額定輸出能力。
權利要求1.一種非對稱熱管自冷型勵磁整流柜，包括柜體、柜體內裝有多只帶熱管散熱器的可 控硅整流元件，其特征是所述勵磁整流柜的可控硅整流元件為上、下兩組布置，且上、下組 熱管散熱器是非對稱結構，上組可控硅元件(3)帶的熱管散熱器(5)表面積大于下組可控 硅元件(2 )帶的熱管散熱器(4 )表面積。
2.根據權利要求1所述的非對稱熱管自冷型勵磁整流柜，其特征是上組可控硅元件 (3 )帶的熱管散熱器(5 )表面積&與下組可控硅元件(2 )帶的熱管散熱器(4 )表面積S1滿 足下列關系S2 ^ S1 * (TA「T1)/ (TA「Tl- k*m)其中TA1為下組可控硅元件溫度，Tl為柜體內的冷卻空氣溫度，m為冷卻空氣質量，k 為冷卻空氣質量系數。
專利摘要一種非對稱熱管自冷型勵磁整流柜，其特征是勵磁整流柜的可控硅整流元件為上、下兩組布置，且上、下組熱管散熱器是非對稱結構，上組可控硅元件(3)帶的熱管散熱器(5)表面積S2大于下組可控硅元件(2)帶的熱管散熱器(4)表面積S1，且滿足下列關系S2≥S1*(TA1-T1)/(TA1-T1-k*m)。本實用新型通過加大自冷型整流柜上組可控硅的散熱器，降低了上組可控硅元件的溫度，解決了自冷型整流柜上組可控硅元件溫度高于下組可控硅元件溫度的問題，提高整流柜的額定輸出能力。并且本實用新型提出了上組可控硅散熱器面積的設定公式，具體提出了一種達到設計性能的最低成本的解決辦法。
文檔編號H05K7/20GK201887714SQ20102068586
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權日2010年12月29日
發(fā)明者何長平, 周宇, 張敬, 毛江, 趙先元 申請人:中國長江三峽集團公司, 長江三峽能事達電氣股份有限公司