ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ

Область техники
Полезная модель относится к конструкциям электрических приборов и устройств и, в частности, к конструкции статических преобразователей частоты, применяемых для управления электроприводами переменного тока.
Уровень техники
Известен статический преобразователь односекционной конструкции, содержащий замкнутый радиатор, внутри которого с обеспечением теплового контакта установлены элементы силовой схемы преобразователя [патент РФ №2030023, МПК H01L 25/03, Н05К 7/20, 1992 г.]. Внутреннее пространство замкнутого радиатора с торцов закрыто двумя коробчатыми секциями, в которых размещены элементы схемы управления с блоком вторичного питания и внешние разъемы преобразователя. Поверх радиатора установлен защитный сетчатый кожух.
Недостаток устройства - невысокая эффективность отвода тепла от силовых элементов электрической схемы из-за того, что радиатор, на котором они установлены, охлаждается только за счет естественной конвекции воздуха, и нетехнологичность односекционной конструкции из-за невозможности раздельной диагностики силовой и управляющей схем преобразователя, что затрудняет изготовление и эксплуатацию устройства.
Известен статический преобразователь частоты, выполненный двухсекционным, в котором основание каждой секции представляет собой радиатор, обдуваемый вентилятором [патент РФ №2195791 МПК Н05К 7/14, 7/20, 2001 г.]. На радиаторах секций размещены силовые и управляющие элементы электрической схемы преобразователя: в одной секции - выпрямитель и другие элементы схемы звена постоянного тока преобразователя, а в другой - силовые и управляющие элементы инвертора. Разнесение активных элементов электрической схемы
преобразователя (выпрямителя и инвертора) по разным секциям облегчает отвод выделяемого ими тепла.
Недостаток известного преобразователя - неудобство отладки и испытаний, связанное с функциональной неполнотой секций преобразователя. Для достоверной диагностики всех возможных неисправностей (в процессе изготовления, эксплуатации и ремонта) приходится подвергать проверкам и испытаниям преобразователь в целом (в составе двух соединенных между собой секций). Это затрудняет изготовление и эксплуатацию устройства.
Задача полезной модели - устранить указанные недостатки.
Существо полезной модели
Технический результат, обеспечиваемый предлагаемой конструкцией преобразователя, - сочетание повышенной надежности за счет более эффективного поддержания рабочей температуры его силовых элементов (в более широком диапазоне окружающих температур и электрических нагрузок) и удобства изготовления и эксплуатации, которое обеспечиваются возможностью раздельной отладки, диагностики, ремонта и испытания силовой и управляющей частей преобразователя.
Предметом полезной модели является преобразователь частоты, содержащий охваченные общим кожухом первую секцию, в которой размещен комплект элементов силовой части электрической схемы преобразователя частоты, и вторую секцию, в которой размещен комплект элементов управляющей части электрической схемы преобразователя частоты, каждая из секций содержит основание, нижнюю стенку, на которой размещены соответствующие внешние разъемы, и верхнюю стенку, основание первой секции снабжено средством настенного крепления и выполнено с ребристой наружной поверхностью, при этом на его внутренней безреберной поверхности установлены с обеспечением
теплового контакта активные элементы силовой части электрической схемы преобразователя частоты, а на верхнем торце - блок вентиляторов.
Уточнения полезной модели конкретизируют состав элементов схемы преобразователя, размещаемых в силовой и управляющей секциях, для частного случая ее осуществления (по схеме преобразователя со звеном постоянного тока).
Осуществление полезной модели
На фиг.1 представлена конструкция преобразователя частоты, иллюстрирующая пример осуществления полезной модели. Устройство содержит первую (силовую) секцию 1 и вторую (управляющую) секцию 2. Секция 1 содержит нижнюю стенку 3, верхнюю стенку 4 и основание 5. Секция 2 содержит нижнюю стенку 6, верхнюю стенку 7 и основание 8. Стенки 3 и 4 связаны стяжками 9, а стенки 6 и 7 - стяжками 10. Основание 8 управляющей секции установлено на стяжках 9 силовой секции 1 и зафиксировано на них с помощью крепежа. Основание 5 силовой секции 1 выполнено в виде пластины радиатора и имеет внутреннюю безреберную (гладкую) поверхность 11 и ребристую наружную поверхность 12.
В секциях 1 и 2 размещены комплекты элементов силовой и управляющей частей электрической схемы преобразователя соответственно. На нижних стенках 3 и 6 размещены соответствующие внешние разъемы 13 преобразователя: на стенке 3 - для цепей силового ввода и вывода, а на стенке 6 - для управляющих и информационных цепей связи с внешними устройствами. На поверхности 11 внутри силовой секции 1 установлены с обеспечением хорошего теплового контакта активные (полупроводниковые) элементы силовой части электрической схемы преобразователя: модули выпрямителя 14 и инвертора 15. Внутри силовой секции на основании 5, кроме того, размещены пассивные элементы силовой части электрической схемы преобразователя: батарея конденсаторов 16 и дроссели 17 сглаживающего фильтра, снабберный
(подавляющий высокочастотные составляющие напряжения) конденсатор 18, а также датчики выпрямленного тока и напряжения. Основание 5 снабжено средством настенного крепления: на его ребристой поверхности 12 установлен поддон 19, имеющий отверстия 20 для настенного крепления. На верхнем торце основания 5 установлен блок 21 вентиляторов.
На основании 8 секции 2 размещены элементы управляющей части электрической схемы преобразователя, в числе которых контроллер 22, модуль 23 дискретного ввода-вывода, источник 24 вторичного питания и панель 25 местного управления.
Электромонтажные соединения элементов управляющей и силовой секций выполняются плоскими кабелями и/или жгутами проводов, снабженными соединителями, а соединения преобразователя с внешними устройствами - через разъемы 13.
Силовая секция 1 и установленная на ее стяжках управляющая секция 2 накрыты П-образным металлическим кожухом 26, в котором выполнено окно 27 для панели 25 местного управления. Кожух 26 крепится на боковых поверхностях радиаторного основания 5 так, что обдуваемая вентиляторами блока 21 ребристая поверхность 12 остается вне кожуха (на фиг.1 кожух 26 условно показан прозрачным).
Основными тепловыделяющими элементами преобразователя являются активные полупроводниковые модули 14 и 15. Хороший тепловой контакт этих элементов с основанием 5, выполненным в виде радиаторной пластины, обдуваемой вентиляторами блока 21, обеспечивает эффективный отбор тепла от них. Ребра на поверхности 12 основания 5 направлены перпендикулярно стенкам секции 1 и в рабочем (настенном) положении преобразователя создают вертикальные межреберные каналы охлаждения. Вентиляторы блока 21 интенсифицируют воздушный поток в этих каналах.
Эффективный отбор тепла от основных тепловыделяющих элементов электрической схемы преобразователя повышает его надежность, а функциональная полнота каждой из секций преобразователя, повышая достоверность их раздельного контроля и диагностики, создает возможность быстрой локализации неисправной секции преобразователя для ее ремонта и замены в процессе изготовления и/или эксплуатации устройства.