СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ И МАССЫ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ И МАССЫ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ


RU (11) 2045810 (13) C1

(51) 6 H02M1/00, H01L25/00 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 11.01.2009 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5031324/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.01.09 
(45) Опубликовано: 1995.10.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Парфенов Е.М. и др. Базовый принцип конструирования РЭА. М.: Радио и связь, 1981. 2. Бондаренко Н.Н. и др. Низковольтные преобразователи для гальваники и электрических станков, М.: Энергоатомиздат, 1987. 3. Архипов П.А. Тепловые режимы низковольтных комплектных устройств. М.: Энергоатомиздат, 1987. 
(71) Заявитель(и): Пяткин И.В. 
(72) Автор(ы): Пяткин И.В. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-исследовательский институт силовой электроники 

(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ И МАССЫ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ 

Область использования: на ранних стадиях проектирования статических преобразователей. Сущность изобретения: для обеспечения возможности определения габаритных размеров и массы на ранних стадиях проектирования преобразователя, когда не известны принципиальная схема и конструкция преобразователя, выбирают аналог проектируемому преобразователю с удовлетворительным тепловым режимом с известными активной мощностью, габаритными размерами, массой и КПД, относительно аналога в пределах 0,8 1,2 выбирают коэффициент сложности проектируемого преобразователя, выбирают коэффициенты соотношения его длины l глубины b и высоты h в зависимости от желаемых его габаритных размеров L, B и H, в соответствии с выражением L B H l b h, определяют объем аналога Va или полную поверхность аналога с естественным охлаждением и удельную массу аналога a, затем определяют габаритные размеры и массу проектируемого преобразователя по выражениям, которые приведены в формуле изобретения. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к способам определения габаритных размеров и массы статических преобразователей на ранних стадиях их проектирования.

Существуют различные способы определения габаритных размеров и массы статических преобразователей, например базовый способ [1, 2] При базовом способе проводят деление преобразователя на схемно и конструктивно законченные части, разрабатывают принципиальную схему, выбирают габаритные размеры и массу всех комплектующих изделий принципиальной схемы, проводят компоновку составных частей и в целом всего преобразователя, разрабатывают чертежи несущих конструкций составных частей и затем определяют габаритные размеры и массу составных частей и всего преобразователя.

Но этот способ определения габаритных размеров и массы имеет недостаток в том, что не учитываются при этом тепловая нагрузка составных частей и в целом преобразователя, вследствие чего изделие может не удовлетворить по тепловому режиму.

Наиболее близким способом определения габаритных размеров и массы применительно к изобретению является способ определения количества теплоты [3] выделяемого преобразователем в зависимости от его активной мощности и КПД путем расчета его теплового режима с учетом конструктивного исполнения преобразователя и дальнейшего определения габаритных размеров и массы преобразователя с удовлетворительным тепловым режимом, обеспечивающим допустимую рабочую температуру комплектующих изделий и составных частей.

Этот способ позволяет определить тепловой режим и соответственно габаритные размеры и массу преобразователя, когда разработаны его принципиальная схема и в основном конструкция, что неприемлемо на ранних стадиях проектирования (на стадиях технического предложения или эскизного проекта), когда еще не разработаны принципиальная схема и конструкция преобразователя, но на ранних стадиях известны (задаются в ТЗ) мощность и КПД проектируемого преобразователя, а следовательно можно определить и его активную мощность. В то же время можно выбрать аналог с удовлетворительным тепловым режимом с известными габаритными его размерами, массой, активной мощностью и КПД.

Целью изобретения является обеспечение возможности определения габаритных размеров и массы на ранних стадиях проектирования преобразователя, когда не известны принципиальная схема и конструкция преобразователя, но известны активная мощность и КПД проектируемого преобразователя, активная мощность, габаритные размеры, масса и КПД аналога.

Для обеспечения возможности определения габаритных размеров и массы на ранних стадиях проектирования преобразователя, когда не известны принципиальная схема и конструкция преобразователя, необходимо выбрать аналог проектируемому преобразователю с удовлетворительным тепловым режимом с известными активной мощностью, габаритными размерами, массой и КПД, относительно аналога в пределах 0,8-1,2 выбирают коэффициент сложности проектируемого преобразователя, выбирают коэффициенты соотношения его длины l, глубины b и высоты h в зависимости от желаемых его габаритных размеров L, B и Н в соответствии с выражением

L:B:H=l: b: h определяют объем аналога Va или полную поверхность аналога с естественным охлаждением и удельную массу аналога о, затем определяют габаритные размеры и массу проектируемого преобразователя по следующим выражениям:

Lи=kl (1)

Bи=kb (2)

Hи=kh (3)

LE=kl (4)

BE=kb (5)

HE=kh (6)

Mи=k Lп Вп Нп а; (7)

МЕ= k LE BE HE a; (8) где Lи,Ви, Ни соответственно длина, глубина и высота проектируемого преобразователя с искусственным охлаждением, мм;

LE, BE, HE соответственно длина, глубина и высота проектируемого преобразователя с естественным охлаждением, мм;

МИ и МЕ соответственно масса проектируемого преобразователя с искусственным и естественным охлаждением, кг;

k коэффициент сложности проектируемого преобразователя относительно аналога, выбираемый в пределах 0,8-1,2;

l, b и h соответственно коэффициенты соотношения длины L, глубины В, высоты Н проектируемого преобразователя, выбираемые в соответствии с выражением

L:B:H=l:b:h;

Pакт.п и Ракт.а соответственно активная мощность проектируемого преобразователя и аналога, Вт;

п и а соответственно КПД проектируемого преобразователя и аналога, относительные единицы;

Va объем аналога, мм3;

Sa полная поверхность аналога с естественным охлаждением, мм2;

а удельная масса аналога, кг/мм3.

Способ состоит в следующем.

Выбирают аналог проектируемому преобразователю с удовлетворительным тепловым режимом с известными активной мощностью Ракт.а габаритными размерами LaxBaxHa (длина х глубина х высота), массой Ма и КПД. Выбирают коэффициент сложности проектируемого преобразователя относительно аналога в пределах 0,8-1,2 и коэффициенты соотношения длины l, глубины b и высоты h проектируемого преобразователя относительно желаемых его габаритных размеров L, B, H в соответствии с выражением

L: B: H=l:b:h Затем определяют объем аналога Va=LaxBaxHa, полную поверхность аналога с естественным охлаждением

Sa=2(La Ba+La Ha+Ba Ha) и удельную массу аналога

a . Определяют величины Lи, Ви, Ни, Ми и LE, BE, HE, ME по следующим выражениям:

Lи=kl (1)

Bи=kb (2)

Hи=kh (3)

LE=kl (4)

BE=kb (5)

HE=kh (6)

МИ=k Lп Вп Нп а; (7)

МЕ=k LE BE HE a; (8) где LИ, ВИ и НИ соответственно длина, глубина и высота проектируемого преобразователя с искусственным охлаждением, мм;

LE, BE и НЕ соответственно длина, глубина и высота проектируемого преобразователя с естественным охлаждением, мм;

Ми и МЕ соответственно масса проектируемого преобразователя с искусственным и естественным охлаждением, кг;

k коэффициент сложности проектируемого преобразователя относительно аналога, выбираемый в пределах 0,8-1,2;

l, b и h соответственно коэффициенты соотношения длины L, глубины В и высоты Н проектируемого преобразователя, выбираемые в соответствии с выражением

L:B:H=l:b:h

Ракт.п и Ракт.а соответственно активная мощность проектируемого преобразователя и аналога, Вт;

п и а соответственно КПД проектируемого преобразователя и аналога, относительные единицы;

Va объем аналога, мм3;

Sa полная поверхность аналога с естественным охлаждением, мм2;

a удельная масса аналога, кг/мм3.

При пользовании выражениями (1).(8) необходимо учитывать, что выражения (1), (2), (3), (7) и (4), (5), (6), (8) соответственно используют для определения габаритов, массы преобразователей с искусственным и естественным охлаждением, а в выражениях (1)-(6) 0< и<1 и 0< а<1.

Известны для ПТД 315:

охлаждение искусственное воздушное;

активная мощность Ракт.п 130000 Вт;

КПД п=0,95,

Известны для ПТД 25:

охлаждение естественное воздушное;

активная мощность Ракт.п 13000 Вт;

КПД п=0,95.

Выбирают известные аналоги для проектируемых преобразователей с удовлетворительными тепловыми режимами типа ШАЭ, причем для ПТД-315 аналог-преобразователь с искусственным охлаждением типа ШАЭ 6701-53 с исходными данными:

активная мощность Ракт.а=55000 Вт;

КПД а=0,95;

габаритные размеры LaxBaxHa 2600х600x2200, мм;

масса Ма=920 кг;

Для ПТД-25 выбирают аналог-преобразователь с естественным охлаждением типа ШАЭ 6701-23 с исходными данными:

активная мощность Ракт.а=25000 Вт;

КПД а=0,95;

габаритные размеры LaxBaxHa 1550x600x2200 мм;

масса Ма=480 кг.

Выбирают коэффициенты сложности проектируемых преобразователей типа ПТД относительно аналогов типа ШАЭ в пределах от 0,8 до 1,2:

для ПТД-315 коэффициент сложности k=0,9;

для ПТД-25 коэффициент сложности k=0,8.

Выбираем коэффициенты соотношения длины l, глубины b и высоты h проектируемых преобразователей относительно желаемых их же габаритных размеров LxBxH:

для ПТД-315 L:B:H=l:b:h=0,4:0,8:1;

для ПТД-25 L:B:H=l:b:h=0,4:0,8:1.

Определяют объем аналогов

для ШАЭ 6701-53:

Va=2600x600x2200=3,4x1010 мм3;

для ШАЭ 6701-23

Va=1550x600x2200=2,0x1010 мм3;

Определяют полную поверхность аналога ШАЭ 6701-53 с естественным охлаждением Sa= 2(LaBa+LaHa+BaHa) 2(1550x600+1550x2200+600x2200)= 15,2x106 мм2

Определяют удельную массу аналогов по выражению



Удельная масса для ШАЭ 701-53

a 3810-9 кг/мм3

Удельная масса для ШАЭ 701-23

a 2410-9 кг/мм3

Определяют габариты и массу проектируемого преобразователя с искусственным охлаждением ПТД-315 по выражениям:

0,90,4 

k 0,90,8 

0,91 

Ми= k Lи Ви Ни а= 0,9 1770 880 2220 38 10-9 1120 кг. Определяют габариты и массу проектируемого преобразователя с естественным охлаждением ПТД-25 по выражениям:







МE=k LE ВE НE а=0,8 795 7951800 24 10-9=220 кг.

Габаритные размеры проектируемого преобразователя ПТД-315 будут, мм

LxBxH=1770x880x2200, а масса 1120 кг.

Габаритные размеры проектируемого преобразователя ПТД-25 будут в мм;

LxBxH=795x795x1800, а масса 220 кг.

Изобретение позволяет обеспечить возможность определения габаритных размеров и массы на ранних стадиях проектирования преобразователя, когда не известны принципиальная схема и конструкция преобразователя, что в целом сокращает затраты на проектирование и изготовление макетных образцов. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГАБАРИТНЫХ РАЗМЕРОВ И МАССЫ СТАТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ, отличающийся тем, что выбирают относительно аналога в пределах 0,8 1,2 коэффициент сложности проектируемого преобразователя и коэффициенты соотношения его длины, глубины и высоты в зависимости от желаемых габаритных размеров, определяют объем, полную поверхность и удельную массу аналога, затем определяют габаритные размеры и массу проектируемого преобразователя по следующим выражениям:













Mи= kLпBпHпa;

Me= kLeBeHea,

где Lп, Bп и Hп соответственно длина, ширина и высота проектируемого преобразователя с искусственным охлаждением, мм;

Lе, Bе и Hе соответственно длина, глубина и высота проектируемого преобразователя с естественным охлаждением, мм;

Mп и Mе соответственно масса проектируемого преобразователя с искусственным и естественным охлаждением, кг;

r 0,8 1,2 коэффициент сложности проектируемого преобразователя относительно аналога;

l, b, h соответственно коэффициенты соотношения длины, глубины, высоты проектируемого преобразователя, выбираемые в зависимости от его габаритных размеров в соотношении L B H l b h;

Pакт.п и Pакт.а соответственно активная мощность проектируемого преобразователя и аналога, Вт;

п и a соответственно КПД проектируемого преобразователя и аналога, относительно. ед.

Vа объем аналога, мм3;

Sа полная поверхность аналога с естественным охлаждением, мм2;

a удельная масса аналога, кг/мм3.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал

Подборка патентов изобретений и технологий относящихся к ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКЕ:
Гелиоэнергетика - Солнечные электростанции, Солнечные батареи. Солнечные коллекторы;
Ветроэнергетика - Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели;
Волновые электростанции. Гидроэлектростанции;
Термоэлектрические источники тока;
Химические источники тока;
Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ;
Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии;
Генераторы постоянного электрического тока. Электрические машины.



Устройства и способы получения, преобразования, передачи, экономии и сохранения электрической энергии




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+электрический -генератор".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "генератор" будут найдены слова "генераторы", "ренераторов" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("генератор!").


Солнечные электростанции. Гелиоэнергетика | Ветроэнергетические установки. Ветродвигатели. Ветрогенераторы | Волновые, геотермальные и гидроэлектростанции | Термоэлектрические источники тока | Химические источники тока. Накопители электроэнергии. Батареи и аккумуляторы | Нетрадиционные устройства и способы получения, преобразования и передачи электрической энергии | Устройства и способы экономии и сохранения электроэнергии | Генераторы постоянного и переменного электрического тока. Электрические машины


Рейтинг@Mail.ru