Динамо-машины  Конструирование преобразователей, силовые полупроводниковые приборы 

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 [ 29 ] 30 31 32 33 34 35 36 37

Рис. 121. Профиль охладителя типа D П ZOO

Рис. 122. Профиль охладителя типа Е

На рис. 125 показан универсальный профиль типа Н для охладителей, разработанный на предприятии CKD Polovodice для естественного и принудительного охлаждения полупроводниковых приборов всех типов. Прибор устанавливается на охладителе таким образом, что его ось совпадает с осью охладителя в направлении вытяжки или наклонна к ней, если профиль разрезается по косой плоскости, как показано на рис. 126.

Габаритные и присоединительные размеры воздушных охладителей стандартизованы (чехословацкий стандарт CSN35 1607, соответствующий стандарту СТ СЭВ 1657 - 79).

За рубежом часто используются охладители из частично закрытых профилей. На рис. 127 показан охладитель фирмы Semikron (ФРГ) с овальным отверстием посередине. Охладитель с частично закрытыми ребрами фирмы AEG (ФРГ) показан на рис. 42. На рис. 128 показан очень эффективный профиль

?то.с,К/Вт

Рис. 12.Я. Профиль охладителя типа L

Рис. 124. Зависимость теплового сопротивления Л. lt;, от скорости воздуха между ребрами охладителей типов А, С, D, Е и F предприятий CKD Polovodice (указан номер коиструктивиого исполнения охладителей)

А В5 тип 78

А 100 тип 75 А т тил 71 А 110 Тип 77 С160тип7г D160 тип 83 С 160 тип SO FlOOrunSZ Е 130 тип 70 ЕЮОтипвб

Ю 72

охладителя фирмы Semikron (ФРГ) с тонкими ребрами, удобный для всех полупроводниковых приборов диаметром менее 50 мм. Охладитель фирмы ASEA (Швеция) типа YAP2-01 эффективен, легок, имеет тонкие ребра и большую охлаждающую поверхнос~гь. Его габаритные размеры 65 х 98 х 100 мм.

Охладители для двухстороннего охлаждения силовых табле-точшх тиристоров выпускаются фирмами AEG (ФРГ) и Jeumont - Schneider (Франция).

Специальный охладитель для силовых модулей, разработанный чехословацким предприятием ZTS EVU. показан на рис. 129. Модуль крепится на охладителе двумя винта.ми.

Эффективность охладителей силовых полупроводниковых приборов можно увеличить переводом ламинарного движения воздуха между ребрами на турбулентное. В случае литых охладителей (например, охладители типа J чехословацкого производства) ребра можно выполнить так, чтобы на них были различные выступы или углубления, расположенные поперек движения воздуха, что обеспечивает турибулентность и улучшает отдачу тепла из охладителя в охлаждающий воздух. Охладители, нарезанные из профильного проката, имеют в направлении движения воздуха одинаковое сечение. Поперечные выступы на ребрах не могут быть получены при изготовлении профиля, однако они могут быть сделаны дополнительно на готовых охладителях. В ребрах охладителя делается поперечная прорезь, после чего специальным приспособлением ребра деформируют-

160 plusmn;1,5

innmJiiinniTT

Ось прибора.

Рис. 125. Универсальный профиль охладителя типа Н предприятия СКО Polovodide

Рис. 126. Схематическое изображение размещения охладителей типа Н при естественном охлаждении

ся, и в них образуются выступы, направленные поперек движения воздуха (рис. 130).

На рис. 131 показан охладитель, составленный из пластин. Охладитель запатентован фирмой Siemens (ФРГ). Охлаждающие пластины с дистанционными прокладками стянуты заклепками в компактный блок, с одной стороны которого образуется сплошная ровная поверхность для установки полупроводникового прибора. Для повыщения эффективности охлаждения пластины могут иметь отверстия для прохождения воздуха. Охладители и дистанционные прокладки в местах контакта обрабатываются с целью увеличения шероховатости, снабжаются параллельными, западающими друг в друга бороздками и смазываются вазелином с хорошей теплопроводностью. Охладители с пластинчатыми ребрами могут быть склепаны с двух сторон, в результате чего образуются закрытые каналы и две плоскости для установки полупроводниковых приборов (рис. 132). Для лучшего распределения теплового потока по отдельным ребрам дистанционные пластины могут иметь различную ширину, как показано на этом рисунке.

Исследования воздушного охлаждения показали, что окружающий воздух наиболее эффективно используется тогда, когда весь поток воздуха проходит в зазорах между ребрами, т. е. тогда, когда охладители размещены вплотную друг к другу (см. например, рис. 36) и образуют охлаждающий канал. Если

7 Z

11 \:

Рис. 127. Профиль охладителя фирмы Semikron (ФРГ) для щтыревых и интегральных полупроводниковых приборов

Рис. 128. Высокоэффективный профиль охладителя фирмы Semikron

Рис. 129. Индивидуальный охладитель для силовых полупроводниковых модулей предприятия ZTS EVU

Рис. 130. Охладитель фирмы Siemens (ФРГ) с выступами на ребрах для получения турбулентного движения воздуха;

/ - основание; 2 -ребро; 3 - щель; 4 -выступ; 5 - приспособление для формирования выступа ..

охладители стоят не вплотную друг к другу, большое количество воздуха проходит в промежутках между, охладителями и используется неэффективно. Хорошее охлаждение с этой точки зрения обеспечивают блоки унифицированной системы UKOS, охладители которых заключены в трубу из электрокартона.

Расчет охладителя для полупроводникового прибора с заданной нагрузкой заключается в расчете его теплового сопротивления при известных тепловых сопротивлениях прибора {р - laquo;-переход -корпус) R-,. и контакта прибора (корпуса)

57822

Рис. 131. Охладитель фирмы Siemens (ФРГ), составленный из пластин

И охладителя Лу.к.о- Расчет производится для известных допустимой температуры р - laquo;-перехода прибора 9 и температуры охлаждающей среды 9 . Из уравнения (20) имеем

q Q

р п с р р

т.о.с т.п.к т.к.о-

(21)

Значения всех величин правой части уравнения (21) имеются в каталогах полупроводниковых приборов и охладителей. Температура окружающей среды согласно чехословацкому стандарту CSN35 1530 принимается равной 9, = 40 С.

Значение теплового сопротивления перехода Л.к-о зависит от шероховатости поверхности прибора и охладителя, прижимного усилия и способа обработки контактирующих поверхностей. Для обработки контактирующих поверхностей чаще всего используется специальный силиконовый вазелин, например, марки DC340 или Lukosan Ml4.

Значения теплового сопротивления перехода между полупроводниковыми приборами и охладителями чехословацкого предприятия CKD Polovodice приведены в табл. 29.

Заметное уменьшение теплового сопротивления перехода достигается припаиванием силового полупроводникового прибора к охладителю легкоплавким припоем с температурой плавления 65-90 С. На контактирующей поверхности охладителя необходимо сделать 3-4 канавки сечением около 1 X 1 мм, которые должны служить резервуаром для припоя при его тепловом расширении. При установившейся номинальной нагрузке припой находится в расплавленном состоянии и полностью заполняет все зазоры между прибором и охладителем.

При проектировании воздушного охладителя стремятся обеспечить необходимое тепловое сопротивление при мини-

мальных массе и габарите. Оптимизация профиля охладителя ограничивается возможностями его изготовления при выбранной технологии. Охладитель для принудительного воздушного охлаждения должен иметь большую обдуваемую поверхность, а температура его должна быть приблизительно одинакова по всему сечению. Это требует густого ребрения, хорошей теплопроводности и выбора удачной формы сечения, при которой тепло поступает с возможно меньшим температурным градиентом ко всем местам, от которых оно отводится движущимся воздухом.

требованию хорошей теплопроводности удовлетворяют алюминий

и его сплавы, теплопроводность которых gt;. = 200 Вт-м~

Рис. 132, Охладитель фирмы Siemens (ФРГ), составленный из пластин и склепанный с обеих сторон, с различной шириной нижних дистанционных прокладок

Таблица 29. Тепловое сопротивление контакта между силовым полупроводниковым прибором в охладителем производства предприятия CKD Polovodice

Примечание

Резьба Мб

Резьба М20

Прижимное устройство 350(3 кН)

Резьба М20

Прижимное устройство 350(3 кН)

Прижимное устройство 351 (15 кН)

Прижимное устройство 351(15 кН)

Двухстороннее охлаждение (3 кН)

Двухстороннее охлаждение (7 кН)

Двухстороннее охлаждение (15 кН)

9743714496 49514