5. Элементы охлаждения

В нашей схеме управления двигателем силовые элементы выделяют очень много тепла так как работают с очень большими токами. При повышении температуры, увеличивается сопротивление, что влечёт за собой ещё большее увеличение температуры и как следствие, выход из строя элементов схемы. Также при увеличении температуры снижается максимальное допустимое значение тока. Поэтому охлаждению нужно уделить особое внимание.

Термическое сопротивление половины транзисторного модуля:

IGBT: 19.0 К/кВт

Диодов защиты: 42.0 К/кВт

Контактное: 16.0 К/кВт

Общее термическое сопротивление:

Максимальная рассеиваемая мощность одного модуля: 6500 Вт

У нас таких модуля два. P=13000 Вт

Также необходимо охлаждать диодные модули, но выделяемая ими мощность на нагрев значительно меньше мощности, выделяемой транзисторами. Пренебрегать ею нельзя, но учитывать её не будем.

Повышение температуры без охлаждения составит:

Очевидно, что охлаждение необходимо. Используем охлаждающую площадку (Приложение 13). Её Rth=20 К/кВт. Это означает, что чтобы уменьшить температуру на 20 градусов, необходимо поглатить 1 кВт мощности.

Чтобы снизить такую температуру до приемлемой величины, необходимо отводить мощность с площадки:

Рассчитаем, возможна ли такая отдача теплоты:

Где Q-количество теплоты, а t-время.

Где с-теплоёмкость жидкости, m-масса, -разница температур.

Максимальная пропускная способность охлаждающей площадки: 20 л/мин.

Таким образом найдём разницу температур.

Это означает, что 20 литров воды, циркулируя в течении минуты нагреются на 71.5 градуса. У нас есть два варианта: либо подключить мощный радиатор, либо использовать постоянно новую воду комнатной температуры.

Реализовать охлаждение во втором случае не представляет труда.

6. Расширение применений, вытекающие из свойств термисторов на основе монокристалла алмаза.

Технические характеристики термисторов, обеспечиваются в процессе синтеза полупроводникового алмаза, а их стабильность позволяет эксплуатировать в интервале температур, по крайней мере от -196(t жидкого азота) до 330°С, а широкий набор значений R облегчает согласование с параметрами источников питания и вторичных цепей электронных схем.

Терморезисторы типа ТРА-1 можно успешно применять в образцах различных устройств:

Термометры.

Термометры при использовании в качестве датчика температур термисторов ТРА-1 имеют широкий температурный диапазон, от - 60°С до 300°С и способны работать длительное время при максимальных температурах без увеличения погрешности, причем эксплуатация при максимальных температурах в течение 500 часов не приводит к заметному изменению градуировки.

Расходомеры жидкости и газа.

Прибор для измерения скорости потока жидкости или газа, принцип действия которого основан на зависимости между скоростью потока и теплоотдачей ЧЭ, помещенного в поток и нагретого электрическим током, называют термоанемометром.

Способность термисторов ТРА-1 работать при высоких собственных тепловыделениях определяет его применение в качестве датчика расхода газов и жидкостей, давления. При этом используется зависимость теплоотвода выделяемой на нем мощности за счет конвективного теплообмена. Которая в свою очередь зависит от теплоемкости, скорости среды. При этом термисторы используются одновременно как датчик температуры и как нагревательный элемент.

Возможно применение термисторов в качестве датчиков скорости и направления воздушного потока позволяет полностью исключить механические устройства из измеряемой среды.

Датчики давления.

Применение термисторов в качестве измерительных элементов датчика давления вместо преобразователя термоанемометрического или термопарного позволяет расширить диапазон измеряемых давлений вакуумметров вплоть до избыточного, повысив их надежность и долговечность до долговечности самого термистора.

Датчик в струйном автогенераторном расходомере жидких или газообразных сред.

Малая инерционность термисторов на основе монокристаллов алмаза в специальных бескорпусных исполнениях позволяют им работать при частотах внешнего воздействия в диапазоне 10…800 Гц. Достигнутые характеристики позволили провести испытания таких терморезисторов в качестве датчиков в струйном автогенераторном расходомере жидких или газообразных сред. В таком приборе в специальном канале обратной связи струйного элемента (где и размещается датчик) генерируются колебания скорости струи, частота которых пропорциональна объемному расходу. При этом установлено:

- амплитуда полезного сигнала слабо изменяется во всем диапазоне измеряемых расходов;

- отсутствуют паразитные сигналы, связанные с вибрацией или пульсацией потока, характерные для пьезо датчиков;

пропускаемая частота терморезистора имеет диапазон 10…800 Гц.

Некоторые особенности применения термисторов на основе монокристалла алмаза.

Практическое применение термисторов на основе монокристалла алмаза в жидких средах требует его герметизации, поскольку в жидких средах имеется возможность шунтирования термистора сопротивлением проводящей среды. Для исключения этого явления опубликован способ создания тонких пленок (порядка 10 мкм) неорганического покрытия. Применение этого решения не ухудшает характеристики термистора как датчика. Это оксидирование и эмалирование. Оба способа позволяют получить устойчивые изолирующие пленки на поверхности термистора. Но «процесс эмалирования более перспективный, так как пленки получаемые таким способом могут выдержать нагрев защищенной поверхности датчика до температур больше чем 300 °C, что позволяет использовать данный датчик не только как температурный но и как термоанемометр, который будет измерять скорость потока не только в воздухе но и в жидкости» 

Таким образом термистор ТРА-1 является универсальным датчиком различного назначения. Созданная система без значительных изменений способна обеспечить выполнение своих функций в различных областях промышленности, а таких областей достаточно много.