МОДУЛЬ НАГРУЗОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ

Полезная модель относится области нагрузочных резисторов, предназначенных для использования в силовых цепях тяговых электродвигателей транспортных средств с электротягой в качестве пусковых, тормозных или пускотормозных резисторов.
Известен модуль тормозных резисторов для электроподвижного состава (RU, №17658, Н01С 3/00, опубл.: 10.04.2001), содержащий установленные на крепежном модуле параллельно друг другу резистивные элементы, которые выполнены в виде трубчатых электронагревателей, а крепежный модуль выполнен в виде теплоотводящего радиатора с теплорассеивающими поверхностями и внутренними параллельными цилиндрическими каналами, в которых размещены трубчатые электронагреватели, причем выступающие из этих каналов концы трубчатых электронагревателей, предназначенные для подключения токовыводов, защищены от воздействия влаги.
Недостаток данной конструкции в том, что энергия, выделяемая на трубчатых электронагревателях в виде тепла теряется, т.к. тепло идет на нагрев окружающего воздуха, КПД такого модуля нагрузочных резисторов снижается.
Известен модуль нагрузочных резисторов, выбранный в качестве прототипа (RU, №2195034, Н01С 3/00, опубл.: 20.12.2002), содержащий крепежный блок, выполненный в виде теплоотводящего радиатора и размещенные в нем резистивные элементы, выполненные в виде трубчатых электронагревателей и размещенные внутри теплоотводящего радиатора в соответствующих каналах, выступающие из каналов концы резисторов, предназначенные для подключения токовыводов, оснащенные торцевыми изоляционными муфтами, служащими для защиты их концов от воздействия влаги, внутренние поверхности каналов теплоотводящего радиатора и внешние поверхности размещенных в них трубчатых электронагревателей электрически изолированы друг от друга с помощью теплопроводящего электронепроводящего герметика.
Недостаток данной конструкции заключается в том, что энергия, выделяемая в виде тепла на трубчатых электронагревателях и отводимая с их поверхности с помощью теплоотводящего радиатора, идет на нагрев окружающего воздуха. КПД модуля нагрузочного резистора снижается.
Перед авторами стояла задача повышения КПД модуля нагрузочных резисторов за счет рационального использования тепла, выделяющегося на трубчатых электронагревателях.
Технический результат достигается тем, что в модуле нагрузочных резисторов, содержащем крепежный блок, выполненный в виде теплоотводящего радиатора и размещенные в его соответствующих каналах резистивные элементы в виде трубчатых электронагревателей, выступающие из каналов концы резистивных элементов, предназначенные для подключения токовыводов, оснащены торцевыми изоляционными муфтами, внутренние поверхности каналов теплоотводящего радиатора и внешние поверхности размещенных в них трубчатых электронагревателей электрически изолированы друг от друга с помощью теплопроводящего электронепроводящего герметика, корпус теплоотводящего радиатора выполнен с отверстиями, сообщающимися с каналами теплоотводящего радиатора, в которых установлены термоэлектрические преобразователи в виде двух соединенных между собой полускоб из двух металлов с различными типами проводимости.
Предлагаемое устройство представлено на чертежах. На фиг.1 изображен разрез теплоотводящего радиатора 1 с каналами 2, в которых расположены трубчатые электронагреватели 3. Выступающие из каналов 2 концы трубчатых электронагревателей 3, предназначенные для подключения токовыводов, оснащены торцевыми изоляционными муфтами 4. В отверстиях 5 жестко закреплены термоэлектрические преобразователи в виде двух соединенных между собой полускоб 6. Внутренние поверхности каналов 2 и внешние поверхности трубчатых электронагревателей 3 изолированы друг от друга с помощью теплопроводящего электронепроводящего герметика 7. На фиг.2 изображен общий вид модуля нагрузочного резистора с теплоотводящим радиатором 1, трубчатыми электронагревателями 3, термоэлектрическими преобразователями в виде двух соединенных между собой полускоб 6. Место механического контакта концов 8 полускоб 6 образует горячий спай, а разведенные концы 9 - холодный спай.
Работа устройства происходит следующим образом. При нагревании трубчатых электронагревателей 3 вследствие прохождения по ним электрического тока, происходит нагревание полускоб 6 термоэлектрического преобразователя и между горячими и холодными спаями появляется градиент температур. Под действием градиента температур, между разведенными концами 9 соединенных друг с другом полускоб 6 возникает термоэдс.
Если в качестве материала одной полускобы 6 выбран сурьмистый цинк, стехиометрический состав, легированный медно-оловянным сплавом (Поздняков Б.С., Коптелов Е.А. Термоэлектрическая энергетика. М.: Атомиздат, 1974. С.58, 62); а в качестве материала второй полускобы выбран сплав из теллуристого свинца (75%) и теллуристого олова (25%), легированный смесью хлористого свинца с чистым свинцом, то КПД термоэлектрического преобразователя определяется по формуле
,
где  - оптимальное соотношение внутреннего электрического сопротивления термоэлектрического преобразователя и полезной нагрузки;
x
T - температура холодного спая термоэлектрического преобразователя;
г
T - температура горячего спая термоэлектрического преобразователя;
Z - добротность;
R - электрическое сопротивление нагрузки;
r - внутренне электрическое сопротивление термоэлектрического преобразователя.
Значение М одной полускобы
,
для другой полускобы
.
Тогда КПД этих полускоб равны соответственно
, .
Общий КПД термоэлектрического преобразователя
.
Как можно заметить, использование термоэлектрических преобразователей позволяет повысить КПД модуля нагрузочных резисторов на 6,25%.