Системы отвода тепла для промышленных выпрямителей 

Промышленные выпрямители служат основным оборудованием для эффективного преобразования электрической энергии. Однако потери мощности, возникающие в процессе преобразования, рассеиваются в виде тепла. Неспособность своевременно и эффективно удалить это тепло приводит к снижению производительности оборудования, сокращению срока его службы или даже к мгновенному перегоранию. Следовательно, система отвода тепла является «жизненно важной» для обеспечения стабильной работы выпрямителя.

В современных промышленных выпрямителях используются четыре основных метода охлаждения, каждый из которых оптимизирован с учетом конкретных номинальных мощностей, стоимости, условий окружающей среды и требований к надежности.

1.Воздушное охлаждение

Принцип работы: с помощью вентиляторов создается принудительный воздушный поток над ребристыми поверхностями радиаторов, который рассеивает тепло посредством конвективного теплообмена.

Основные компоненты: алюминиевые радиаторы, осевые вентиляторы.

Преимущества: простая конструкция, низкая стоимость, простота обслуживания.

Недостатки: ограниченная эффективность охлаждения, чувствительность к пыли в окружающей среде, шум вентилятора и проблемы со сроком службы.

Подходящие области применения: шкафы выпрямителей средней и низкой мощности в чистых средах.

2.Водяное охлаждение

Принцип работы: силовые компоненты устанавливаются непосредственно на пластину водяного охлаждения. Деионизированная вода циркулирует с высокой скоростью по внутренним каналам в герметичных трубах, непосредственно отводя тепло. Затем это тепло рассеивается в атмосферу через внешний теплообменник.

Основные компоненты: пластина с водяным охлаждением, циркуляционный насос, пластинчатый теплообменник, блок деионизации.

Преимущества: исключительно высокая эффективность рассеивания тепла, компактная конструкция, бесшумная работа, отличная адаптируемость к окружающей среде.

Недостатки: сложная система, высокая стоимость, риск утечки, высокие требования к техническому обслуживанию (требуется контроль качества воды).

Подходящие области применения: высокомощные установки мегаваттного уровня, такие как электролиз алюминия, производство водорода, крупные прокатные станы.

3.Охлаждение с помощью тепловых труб

Принцип работы: быстрая теплопередача посредством циклов фазового перехода (испарение поглощает тепло, конденсация выделяет тепло) в герметичных вакуумных трубках.

Преимущества: исключительно высокая тепловая эффективность, отсутствие потребности в электропитании, отсутствие движущихся частей, высокая надежность, отличная изотермическая производительность.

Недостатки: относительно высокая стоимость, сложные процессы проектирования и производства.

Подходящие области применения: локальное охлаждение горячих точек в условиях ограниченного пространства, требующих высокой надежности, или в качестве усовершенствованного решения для воздушного охлаждения.

4.Масляное охлаждение

Масляное охлаждение представляет собой проверенный временем и исключительно надежный подход к управлению тепловым режимом, сохраняющий свою актуальность в определенных отраслях промышленности.

Принцип работы: Основные силовые компоненты выпрямителя (такие как тиристоры и диоды) полностью погружены в изолирующее охлаждающее масло.

Изоляция и рассеивание тепла: Изолирующее масло в первую очередь служит отличным диэлектриком, обеспечивая электрическую изоляцию между высоковольтными компонентами. Кроме того, оно функционирует как охлаждающая среда, поглощая тепло компонентов посредством конвекции и теплопроводности.

Рассеивание тепла: Нагретое масло циркулирует естественным образом (или с помощью насоса) к стенкам резервуара или внешним вспомогательным масловодяным теплообменникам или масловоздушным радиаторам, где тепло в конечном итоге рассеивается.

Основные преимущества:

1.Двойная функциональность: объединяет изоляцию и рассеивание тепла, упрощая внутреннюю конструкцию.

2.Исключительная надежность: маслозащищенная среда полностью изолирует основные компоненты от внешнего воздуха, пыли и влаги, предотвращая окисление, коррозию и загрязнение. Это значительно повышает долгосрочную стабильность и срок службы в суровых условиях эксплуатации.

3.Выдающаяся устойчивость к перегреву: даже при переходных перегрузках масляная среда поглощает значительное количество тепла, обеспечивая большее время теплового буфера, чем воздушное или водяное охлаждение, без немедленного повреждения оборудования.

4.Снижение шума и огнестойкость: само масло обладает отличными огнезащитными свойствами (особенно синтетические эфирные масла), что повышает безопасность. Кроме того, уровень шума при работе низкий.

Недостатки и проблемы:

1.Вес и объем: вся система (масляный бак и масло) чрезвычайно тяжелая и громоздкая.

2.Потенциальный риск утечки: утечки масла могут загрязнять окружающую среду, а операции по техническому обслуживанию и пополнению масла являются сложными.

3.Требования к техническому обслуживанию: для обеспечения стабильной работы необходимо регулярно контролировать изоляционную прочность, кислотное число и содержание влаги в масле.

4.Стоимость: как первоначальные инвестиционные затраты, так и последующие затраты на техническое обслуживание относительно высоки.

Подходящие области применения:

Встроенные выпрямительные трансформаторы, работающие при высоких напряжениях и токах.

Чрезвычайно суровые условия эксплуатации, такие как химические заводы, шахты и другие места с высоким уровнем запыленности, влажности или коррозионных газов.

Критически важные технологические процессы, требующие исключительной надежности, где недопустимы незапланированные простои.

Резюме и сравнение

Выбор решения для охлаждения требует комплексного баланса между эффективностью, стоимостью, надежностью и экологическими факторами. Масляное охлаждение, благодаря своим изоляционным свойствам и высокой устойчивости к воздействию окружающей среды, сохраняет незаменимую позицию в тяжелой промышленности, где первостепенное значение имеют прочность и длительная эксплуатация без технического обслуживания. Оно является надежным гарантом стабильной работы критически важного энергетического оборудования в самых суровых условиях.