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大功率晶闸管高效自冷热管散热器的散热性能试验

晨怡热管 2009-3-10 23:24:11
摘 要:新型热管散热器与传统热管散热器相比较。其性能试验表明这种散热器的热阻为0.064℃/W,主要性能指标优于国内外同类热管散热器,使自冷散热能力已达到较高的水平,对该技术在我国的推广应用有很大的促进作用。 
Abstract: The new heat pipe radiator with the traditional heat pipe radiator comparison. Its performance tests show that the radiator of the resistance to 0.064 ℃ / W, the main performance is superior to similar heat pipe radiator at home and abroad, bringing the cold cooling capacity has reached a higher level, the technology in China. Promote the use of a great role in promoting.    

关键字:水平放置;间距增大;压浪;自冷; 

前 言 

  晶闸管自冷热管散热器是近几十年才发展起来,在电力电子设备中应用的一种先进的高效散热器件。众多学者为了推进这一先进技术的实际应用,设计研制出各种结构的自冷热管散热器,在工程中也广泛应用,通电800A以下的晶闸管采用自冷热管散热器已有十几年之久,所用热管散热器的热阻较高,无法应用在800A以上的晶闸管散热当中。传统的热管散热器重量较大,再加上该散热器采用的是价格较昂贵的铜材和铝材,使得散热器的成本较高。随着电力电子设备不断向轻巧、便捷方向发展,要求设备重量轻、体积小。欲以这种自冷散热器取代原有形式的散热器,从而降低了成本。因此,改善现有热管散热器的结构,研制出一种高性能热管散热器具有重要的意义。  

1、新型热管散热器的结构 

  1.1、晶闸管用自冷热管散热器的设计条件 
  额定电流为1000A,晶闸管管芯最高允许温度120℃,最高环境温度Ta=40℃,散热器台面温度为Tr=85℃,散热器与晶闸管压接面直径为63㎜。 
  散热器的散热功率P=700W。 
  散热器热阻Rx按下式计算: 
  Rx=(Tr-Ta)/P=0.064℃/W。 
  1.2、热管散热器的结构 
  1.2.1增大散热片间距 
  将散热片间距增大到16㎜,增大空气流通,以降低热管散热器的热阻。 
  1.2.2散热片水平放置 
  强化传热要从热阻大的环节入手的原则,将散热器水平放置,空气能够竖直流通。 
  1.2.3散热片压浪 
  为了提高空气与散热片的接触面积,在散热片上压浪(如图1所示),从而提高了散热能力,降低热管散热器的热阻。 
  根据上述条件,设计并研制出了这种高性能的自冷热管散热器。  

 


图1:新型热管散热器散热片
 


图2:新型热管散热器测试图
 

 

2 自冷热管散热器的性能试验 

  为检验所设计研制的散热器的性能,对散热器进行了性能测试。 
  另外还制作了一个外形尺寸基本相同倾斜5.75°放置、散热片没压浪、散热片间距为8㎜的热管散热器即传统散热器,以便进行比较。单侧散热器是由9支φ16㎜热管排布而成。散热器外形如图2所示。 
  采用晶闸管给散热器加热。加热系统由稳压器、调压器和晶闸管组成。测试仪器由测温表、电流表和电压表组成,测温表的热电偶是由直径为0.26㎜的铜丝制成。 
  散热器测温参考点的位置: 
  位置1:前面第二片散热片的中间,距离散热片上檐2㎝处。 
  位置2:后面第二片散热片的中间,距离散热片上檐2㎝处。 
  位置3:晶闸管阴极管壳。 
  测试时间:通电40分钟。 
  测试装置:导电排、隔板、塑料支架等。 
  环境温度:17℃。 
  测试电流:1000A。 
  安装方式:双面。 
  冷却形式:自冷。 

3 测试结果对比 

  在测试条件完全相同的情况下对二种散热器进行测试。 

表1 :新型热管散热器与传统热管散热器散热数据对比表 

 

4 节约材料 

  现如今能源、矿产极为短缺,节约材料成为当今头等大事。新型热管散热器比传统热管散热器节约铝板约40%。其效果还优于传统的热管散热器。 

  参考文献:

  [1] 刘鉴民编著.传热传质原理及其在电力科技中的应用分析:第一版.北京.中国电力出版社。 
  [2] 庄俊、张红编著.热管技术及其工程应用:第一版.北京.化学工业出版社工业装备与信息工程出版中心。 
  [3](日)池田义雄等编著,商改宋,李鹏龄译.实用热管技术:第一版.北京.化学工业出版社。 
  [4] (苏) 伊凡诺夫斯基( Ivanovskii,M. N.) 等编著.热管的物理原理:第一版.北京.中国石化出版社。 
  [5] (美) 纪(Chi,S.W.)编著.热管理论与实用:第一版.北京.科学出版社。 

  作者简介: 

  隋 松(1982-),男,辽宁鞍山人,本科学历,主要从事热管散热器的设计与研发(E-mail:ss820318@163.com)。

责任编辑: banye 参与评论
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