ВЫПРЯМИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА

Полезная модель относится к электрооборудованию транспортных средств, в частности, к силовым полупроводниковым выпрямительным устройствам для транспортного средства, например, тепловоза.
Известно силовое полупроводниковое выпрямительное устройство (Патент РФ №73566, В60L 7/12, опубл. 20.05.2008 г), содержащее каркас со съемными передними и задними щитами, стационарные боковые стенки и установленные между ними вертикально группы силовых полупроводниковых тиристорных модульных блоков, собранных в шесть трехфазных электрических мостов с образованием шести каналов преобразования электрической энергии, соединенных с внутренними шинами трехфазного переменного тока и шинами выпрямленного тока каждого канала преобразования. Недостатки аналога: пониженная ремонтопригодность устройства вследствие необходимости проведения демонтажа крышки и двухстороннего обслуживания.
Наиболее близким по технической сущности (прототипом) является силовое полупроводниковое выпрямительное устройство для транспортного средства (Патент РФ №48141, Н05К 7/20, опубл. 10.09.2005), содержащее корпус, охладитель. Недостатки прототипа: заниженные теплоотвод и надежность устройства, сложность конструкции, трудоемкое выполнение ремонтных работ.
Техническим результатом предложенной полезной модели является улучшение теплоотвода, упрощение конструкции, повышение надежности и ремонтопригодности устройства.
Технический результат достигается тем, что выпрямительное устройство для транспортного средства, содержащее корпус и охладитель, причем корпус выполнен в виде коробчатой конструкции и состоит из передней стенки в виде, по меньшей мере, одной двери и боковых стенок с отверстиями, задняя стенка в виде охладителя, на внутренней поверхности которого размещены функциональные узлы, механически соединена с корпусом, а наружная поверхность охладителя выполнена с выступающими наружу теплопередающими ребрами.
Сущность полезной модели, ее реализуемость и возможность промышленного применения поясняются чертежами, представленными на фиг.1-2, где:
Фиг.1 - выпрямительное устройство для транспортного средства в аксонометрии;
Фиг.2 - выпрямительное устройство для транспортного средства в разрезе, где показаны:
1 - корпус;
2 - передняя стенка;
3 - боковые стенки;
4 - охладитель;
5 - отверстия боковых стенок;
6 - теплопередающие ребра;
7 - внутренняя поверхность охладителя;
функциональные узлы:
8 - модуль управления;
9 - модуль защиты;
10 - силовой полупроводниковый прибор;
11 - опорный изолятор;
12 - кабельный ввод;
13 - токопроводящие шины переменного тока;
14 - токопроводящие шины постоянного тока;
15 - защитный предохранитель;
16 - токоизмерительный шунт.
Заявляемая полезная модель представляет собой устройство, состоящее из корпуса 1 в виде коробчатой конструкции, состоящего из передней 2 стенки, боковых 3 стенок и задней стенки в виде охладителя 4. Передняя 2 стенка корпуса 1 выполнена в виде, например, одной распашной двери. Боковые 3 стенки корпуса 1 имеют отверстия 5, например, прямоугольной формы для естественного теплообмена и крепятся к охладителю 4 при помощи, например, болтовых соединений (на фиг. не показано). Охладитель 4, механически связанный с корпусом 1, является прочностным конструкционным элементом устройства. Наружная поверхность охладителя 4 выполнена в виде теплопередающих ребер 6, которые предназначены для рассеивания образующегося тепла во внешнюю среду от работающих функциональных узлов 8…16. Теплопередающие ребра 6 охладителя 4 выполнены монолитно с охладителем 4. Материалом ребер 6 может служить алюминиевый сплав с хорошей тепловодностью, например, марки АД. На внутренней 7 теплопоглощающей поверхности охладителя 4 закреплены функциональные узлы: модули управления 8, модули защиты 9, силовые полупроводниковые приборы 10, опорные изоляторы 11, токопроводящие шины переменного 13 тока и токопроводящие шины 14 постоянного тока, защитные предохранители 15, токоизмерительный шунт 16. Кабельные вводы 12 установлены внизу боковой 3 стенки корпуса 1.
Предлагаемое устройство работает следующим образом. Устройство устанавливают в тепловозе. К болту заземления подключают заземляющий проводник (на фиг. не показаны). Производят монтаж силовых цепей и цепей питания, управления, сигнализации, контроля. Силовые кабели трехфазного напряжения с нулевым выводом от вспомогательного генератора подводят снизу через кабельные вводы 12 и подсоединяют к соответствующим токопроводящим шинам 13 переменного тока на опорные изоляторы 11, установленные в нижней части внутренней поверхности 7 охладителя 4. Аналогично на опорные изоляторы 11 к токопроводящим шинам 14 постоянного тока подключают кабели (на фиг. не показаны) от обмотки возбуждения генератора тепловоза. От вспомогательного генератора подают трехфазное напряжение питания на входные токопроводящие шины 13 переменного тока устройства. Это трехфазное напряжение подают в каналы преобразования электрической энергии (на фиг. не показано), собранного на полупроводниковых приборах по схеме трехфазного двухканального управляемого выпрямителя с нулевым выводом. Силовые полупроводниковые приборы 10, установленные в средней части внутренней поверхности 7 охладителя 4, обеспечивают выпрямление трехфазного переменного напряжения в два постоянных независимо регулируемых напряжения. Независимое регулирование выходных напряжений постоянного тока каждого канала осуществляют с внешнего устройства управления (на фиг. не показано), подающего управляющие сигналы на модули управления 8, закрепленные в верхней части внутренней поверхности 7 охладителе 4. Модули управления 8 формируют управляющий импульс для полупроводниковых приборов 10 устройства. Фазовый угол управления полупроводниковыми приборами изменяется от управляющего сигнала, поступающего от системы управления тепловоза.
Защитный предохранитель 15 в цепи питания трехфазного переменного напряжения обеспечивает токовую защиту устройства в аварийных и перегрузочных режимах работы, он установлен на опорных изоляторах 11 в цепи входного трехфазного напряжения в нижней части внутренней поверхности 7 охладителя 4.
Токоизмерительные шунты 16 расположены в нижней части внутренней поверхности 7 охладителя 4 и жестко закреплены на опорных изоляторах 11 в цепях выпрямленных напряжений.
Модули 9 защиты установлены в верхней части внутренней поверхности 7 охладителя 4. Они содержат в своем составе RC-цепи и предназначены для защиты силовых полупроводниковых приборов 10 от перенапряжений, возникающих при работе устройства.
В отличие от прототипа, повышение эффективности теплоотвода предложенного устройства достигается тем, что теплопередающие ребра охладителя обеспечивают эффективную передачу тепла, образующегося внутри корпуса от работающих функциональных узлов, во внешнюю среду посредством конвекции. Наличие отверстий в боковых стенках корпуса позволяет увеличить отвод тепла путем естественного воздухообмена.
Упрощение конструкции предложенной полезной модели, в отличие от прототипа, достигается за счет применения одного монолитного (выполненного как единое целое с теплопередающими ребрами) охладителя с закрепленными на нем функциональными узлами, а также применения одного корпуса, не разбитого на ячейки (как это используется в прототипе).
Надежность заявленной полезной модели достигается за счет обеспечения отдачи - конвекции тепла во внешнюю среду, образующегося в корпусе работающими функциональными узлами, т.к. наружная поверхность охладителя выполнена в виде теплопередающих ребер, а боковые стенки имеют отверстия, т.е. не происходит перегрев устройства.
В отличие от прототипа, использование распашных дверей на одной стороне устройства позволяет обеспечить удобство и доступность при проведении технического обслуживания функциональных узлов, чем обеспечивается повышение ремонтопригодности.
Заявляемое техническое решение может быть признано соответствующим требованиям «новизна», поскольку не обнаружен аналог, характеризующийся признаками, идентичными всем существенным признакам заявляемой полезной модели.
Заявляемое техническое решение соответствует условию патентоспособности полезной модели «промышленная применимость», поскольку оно изготавливается и используется в железнодорожном транспорте, в частности, в магистральных и маневровых тепловозах 2 ТЭ 116, 2ТЭ 70, 2 ТЭ 25 Л, ТЭП 70.