УСТРОЙСТВО ЕСТЕСТВЕННОГО ВОЗДУШНОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Полезная модель относится к электротехнике, в частности к устройствам охлаждения электротехнического оборудования, расположенного в одном шкафу и охлаждаемого конвективным потоком воздуха.
Известно устройство естественного воздушного охлаждения в тиристорном возбудителе, выполненное в шкафу, с тиристорным преобразователем и силовым трансформатором (Л.-1). Трансформатор расположен в нижней части шкафа, а преобразователь в верхней части. Преобразователь содержит тиристоры, закрепленные на охладителях, обеспечивающих отвод тепла от тиристоров. Устройство образовано отверстиями в нижней части для входа наружного воздуха, отводящего тепло от тиристорного преобразователя и трансформатора, а также отверстиями в верхней части шкафа для выхода нагретого воздуха.
В этом устройстве тиристоры с охладителями расположены над силовым трансформатором и в зону охладителей поступает нагретый от него воздух. С учетом того, что предельно допустимый ток тиристоров при естественном воздушном охлаждении практически прямо пропорционален разности допустимой температуре тиристора и температуре воздуха, входящего в охладитель. При этом превышение температуры воздуха в охладителе, например, на 5°С снижает предельно допустимый ток примерно на 6%, а при возможных значительных токовых перегрузках до 9%. При конструкции известного устройства естественного охлаждения создается дополнительный нагрев воздушной среды в зоне тиристоров и охладителей, что затрудняет необходимый отвод тепла и снижает эффективность охлаждения силового оборудования и надежность его работы.
Для обеспечения надежной работы тиристорного возбудителя необходимо компенсировать повышение температуры тиристоров применением, например, более мощных тиристоров, имеющих меньшие потери на единицу протекающего через них тока, или применением охладителей с большей теплоотводящей поверхностью или дополнительной системой принудительного охлаждения, что усложняет конструкцию и удорожает устройство.
Технический результат предлагаемого решения заключается в обеспечении эффективного охлаждения силового оборудования, за счет равномерного распределения потока охлаждающего воздуха, повышения скорости отвода нагретого воздуха из шкафа с силовым оборудованием, и, за счет этого, повышение надежности работы оборудования без усложнения конструкции устройства.
Технический результат достигается тем, что устройство естественного воздушного охлаждения электротехнического оборудования, расположено в шкафу с отсеками. Устройство содержит основной воздушный тракт, образованный отверстиями в стенке шкафа для входа воздуха в нижний отсек и отверстием для выхода нагретого воздуха в верхней части шкафа, перегородкой между отсеками, расположенной с некоторым уклоном, и вертикальным экраном, установленными над нижним отсеком. Устройство также снабжено дополнительным воздушным трактом, образованным отверстиями в стенке шкафа для входа воздуха в верхний отсек и направляющим щитом, установленным с некоторым уклоном, над вертикальным экраном и на некотором расстоянии, образуя выходное отверстие для соединения дополнительного и основного воздушных трактов. Ширина перегородки между отсеками и ширина направляющего щита меньше ширины боковой стенки шкафа на величину основного воздушного тракта. Нижний край вертикального экрана соединен с верхним краем перегородки.
На фиг.1 изображен общий вид устройства естественного воздушного охлаждения электротехнического оборудования; на фиг.2 - разрез по А-А.
Устройство естественного воздушного охлаждения электротехнического оборудования выполнено в виде шкафа 1, в котором смонтирован тиристорный преобразователь с блоком силовых тиристоров и охладителями, расположенными в верхнем отсеке 2 и с силовым трансформатором расположенным в нижнем отсеке 3. Отсеки разделены перегородкой 4, закрепленной в шкафу 1 с некоторым уклоном. Устройство также снабжено вертикальным экраном 5, установленным над нижним отсеком 3. Основной воздушный тракт устройства естественного воздушного охлаждения (стрелка 1) образован отверстиями 6 в стенке 7 шкафа 1 для входа воздуха в нижний отсек 3, перегородкой 4, вертикальным экраном 5 и отверстием 8 для выхода нагретого воздуха в верхней части шкафа 1. Дополнительный воздушный тракт устройства естественного охлаждения (стрелка 2) образован отверстиями 9 в стенке 7 шкафа 1 для входа воздуха в верхний отсек 2, направляющим щитом 10, установленным с уклоном в верхней части отсека 2 и выходным отверстием 11 в виде щели для соединения основного и дополнительного воздушных трактов. Отверстие 11 ограничено верхними краями направляющего щита 10 и вертикального экрана 5, нижний край которого соединен с верхним краем перегородки 4. Ширина направляющего щита 10 и перегородки 4 меньше ширины стенки 12 шкафа 1 на величину основного воздушного тракта.
Устройство естественного воздушного охлаждения электротехнического оборудования работает следующим образом.
В рабочем режиме силовое оборудование охлаждаются раздельными воздушными трактами, охлаждающими верхний 2 и нижний 3 отсеки шкафа 1. Нагретый трансформатором воздух поднимается вверх по основному воздушному тракту к отверстию 8 для выхода воздуха в верхней части шкафа 1.
Плотность теплого воздуха меньше, чем плотность холодного воздуха, следовательно давление столба газа у теплого воздуха меньше. Этот факт приводит к появлению разности давлений воздуха в воздушном тракте и снаружи шкафа 1, созданию эффекта тяги.
Разница давлений
,
где (в единицах СИ):
ΔP = разница давлений, Па
С=0.0342
a = атмосферное давление, Па
h = высота основного тракта, м
o
Т = абсолютная внешняя температура, К
i
T = абсолютная внутренняя температура, К
За счет разницы давлений в основном тракте возникает поток воздуха, скорость которого тем больше, чем выше высота основного тракта (высота шкафа).
В отсеке 2 нагретый силовыми тиристорами воздух поднимается вверх, ограничивается направляющим щитом 10 и через отверстие 11 соединяется с основным воздушным трактом. При движении воздуха в основном воздушном тракте в отверстии 11 создается разрежение, обеспечивающее подсос воздуха из отсека 2 шкафа 1 (эффект эжектора). Ускорение отвода нагретого воздуха из отсека 2 обеспечивается также за счет того, что объем теплого воздуха, проходящего по основному воздушному тракту значительно больше воздушного потока, проходящего по дополнительному воздушному тракту 2.
Предложенная конструкция устройства естественного воздушного охлаждения улучшает охлаждение силового электротехнического оборудования, обеспечивает условия для его надежной работы. Кроме того, устройство дополнительно обладает свойством саморегулирования отвода тепла, что особенно важно при технологических перегрузках, например, преобразовательного агрегата
Литература.
Л-1. Устройство тиристорное возбудительное. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
1ТЛ.579.046 ТО СССР Москва Внешторгиздат Заказ 4512Э