[实用新型]非对称热管自冷型励磁整流柜

说明书

技术领域

本实用新型涉及同步发电机励磁系统，具体说是一种非对称热管自冷型励磁整流柜。

背景技术

励磁整流柜的额定输出能力与可控硅整流元件的温度密切相关，可控硅厂家资料里都明确规定可控硅工作时温度不允许超过125℃，否则将导致元件损坏。因此要提高整流柜的额定输出能力必须降低可控硅元件工作时的温度。

由于励磁整流柜柜体表面积限制，可控硅通常采用分层布置，每个可控硅散热器完全相同。对于强迫风冷的励磁整流柜，风道内空气流速大于5m/s，空气经可控硅散热器后温度变化不大，下层可控硅发热对于上层可控硅温度的影响可以忽略不计。对于热管自冷型的励磁整流柜，空气流速小于2m/s，空气经下层可控硅散热器后温升可超过10℃，使上层可控硅散热器的进风温度提高，最终导致上层可控硅温度大大高于下层可控硅温度，因而降低了整流柜的额定输出能力。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种非对称热管自冷型励磁整流柜，解决上述问题，使可控硅能够达到设计的额定输出性能。

所述非对称热管自冷型励磁整流柜，包括柜体、柜体内装有多只带热管散热器的可控硅整流元件，其特征是：所述励磁整流柜的可控硅整流元件为上、下两组布置，且上、下组热管散热器是非对称结构，上组可控硅元件带的热管散热器表面积大于下组可控硅元件带的热管散热器表面积。

上组可控硅元件带的热管散热器表面积S₂与下组可控硅元件带的热管散热器表面积S₁满足下列关系：

S₂≥ S₁ * (TA₁-T1)/ (TA₁- T1- k*m)

其中TA₁为下组可控硅元件温度，T1为柜体内的冷却空气温度，m为冷却空气质量，k为冷却空气质量系数。

本实用新型通过加大自冷型整流柜上组可控硅的散热器，降低了上组可控硅元件的温度，解决了自冷型整流柜上组可控硅元件温度高于下组可控硅元件温度的问题，提高整流柜的额定输出能力。并且本实用新型提出了上组可控硅散热器面积的设定公式，具体提出了一种达到设计性能的最低成本的解决办法。

附图说明

图1 是本实用新型非对称热管自冷型励磁整流柜整体结构示意图，

图2 是上下组可控硅的散热器示意图。

图中：1—柜体，2—下组可控硅元件，3—上组可控硅元件，4—下组可控硅元件的热管散热器，5—上组可控硅元件的热管散热器，6—绝缘支架。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明：如图1、2中所示，非对称热管自冷型励磁整流柜，包括柜体1、柜体1内装有多只带热管散热器的可控硅整流元件，所述励磁整流柜的可控硅整流元件为上、下两组布置，带有散热器的可控硅元件通过其绝缘支架6固定安装在柜体1内，上、下组可控硅元件的热管散热器是非对称结构，对于热管自冷型的励磁整流柜，空气流速小于2m/s，空气经下层可控硅散热器后温升可超过10℃，使上层可控硅散热器的进风温度提高，上组可控硅元件3带的热管散热器5表面积因此需要大于下组可控硅元件2带的热管散热器4表面积。

上组热管散热器在温度为T2的环境中的耗散功率P2应大于或等于下组热管散热器在温度为T1的环境中的耗散功率P1，其中T2与T1的温差值等于下组热管散热器耗散功率P1使冷却空气产生的温升值。

若冷却空气温度为T1，下组可控硅温度为TA₁，则下组热管散热器耗散功率P1是与下组热管散热器表面积S₁存在函数关系：

P1=a*S₁ * (TA₁-T1)                           (1)

其中，a为散热器与冷却空气的传热系数，一旦散热器材料和冷却空气的成分确定，该值即为常数。

冷却空气经下组热管散热器后温度升高到T2，上组可控硅温度为TA₂，则上组热管散热器耗散功率P2与上组热管散热器表面积S₂存在函数关系：

P2=a*S₂ * (TA₂- T2)                          (2)

T2与T1的温差与冷却空气质量m成正比，即：

T2-T1=k*m                                (3)

若要求上下组可控硅元件的温度相同，则: