Refrigeración de una unidad de aparato eléctrico.

Una disposición de refrigeración para una unidad de aparato eléctrico,

comprendiendo dicha unidad de aparato eléctrico (1) una carcasa (2), en cuyo interior están dispuestos componentes eléctricos y/o electrónicos, tales como relés, semiconductores y resistencias, así como su cableado y estructuras de soporte, disposición de refrigeración que comprende un conducto de refrigeración vertical (5) colocado a través de la carcasa (2), conducto de refrigeración (5) a través del cual el aire de refrigeración está dispuesto para fluir (A, B), y en conexión con dicho conducto de refrigeración está instalado al menos un dispositivo, componente o elemento de dispositivo con elevados requerimientos de refrigeración, tal como un semiconductor de alta potencia (P), la cubierta (5a) del conducto de refrigeración (5) es un tubo, preferentemente un tubo recto, y el conducto de refrigeración (5) está formado por el espacio alargado que queda dentro de la cubierta (5a) y un componente que se va a refrigerar, tal como un semiconductor de alta potencia (P), está acoplado directamente a la cubierta (5a) del conducto de refrigeración (5).

Refrigeración de una unidad de aparato eléctrico La invención se refiere a una unidad de aparato eléctrico de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1, en particular, a su disposición de refrigeración.

La unidad de aparato eléctrico está pensada para ser instalada en una central de control eléctrico o en un tablero eléctrico correspondiente. Por medio de la unidad de aparato eléctrico, se gestiona y controla, en particular, el suministro de corriente eléctrica, obtenido de la red de suministro eléctrico, por ejemplo, a aparatos de alumbrado, a tomas de corriente y a varias máquinas y dispositivos eléctricos. La unidad de aparato eléctrico puede ser, por ejemplo, una unidad de conmutación, una unidad de medición y/o control, tal como una unidad de control de potencia/tensión o temperatura. La unidad de aparato eléctrico comprende una carcasa, en cuyo interior están dispuestos componentes eléctricos y/o electrónicos, tales como relés, semiconductores, resistencias, etc., así como su cableado y/o estructuras de soporte, tales como tarjetas de circuitos. De manera más ventajosa, la unidad de aparato eléctrico está fijada en un carril estándar, es decir, en un carril DIN o en un carril de soporte y/o estructura de soporte similar. Se alimenta potencia eléctrica a la unidad de aparato eléctrico y mensajes de control o información correspondiente se transmiten desde la unidad de aparato hasta el punto de consumo y/o hasta un dispositivo y/o aparato eléctrico conectado a la misma.

En la técnica anterior se conoce, gracias a la solicitud de patente EP-0634768, una unidad de fusible en la que en el extremo superior e inferior de dicha carcasa están dispuestas ranuras a fin de permitir que el aire de refrigeración entre y salga, respectivamente. En la técnica anterior también se conoce, gracias a la publicación de patente US6293697, una carcasa para una unidad de control de HVAC provista de aberturas de ventilación inferiores y superiores correspondientes. En general, en la técnica anterior se conoce la idea de disponer la refrigeración por medio de ranuras o aberturas en una carcasa que incluye componentes y/o aparatos eléctricos.

Un inconveniente de las disposiciones de refrigeración por aire conocidas, que se han mencionado anteriormente, es que no se controla la circulación de aire dentro de la carcasa. El aire que entra a través de la parte inferior de la carcasa continúa dentro de la carcasa como un flujo de aire ascendente, adaptándose a los distintos componentes o dispositivos dispuestos en la misma y circulando alrededor de los mismos, lo que significa que éstos también reducen la velocidad del flujo de aire.

En la técnica anterior se conoce, gracias a la publicación JP-4032299A, un refrigerador de un dispositivo eléctrico, en el que una carcasa estanca para el dispositivo está equipada con varios tubos de refrigeración verticales que pasan a través de la misma. Los tubos absorben calor del interior de la carcasa. El flujo de aire que pasa a través de los tubos enfría los mismos y, a la vez, el interior de la carcasa.

Otro inconveniente de las disposiciones de refrigeración por aire conocidas es que el flujo de aire no necesariamente limpia de manera efectiva exactamente los componentes que producen mucho calor residual. La refrigeración provista es, en general, de un tipo que ni siquiera está pensado para la refrigeración de componentes semiconductores de alta potencia. Para componentes semiconductores de alta potencia, se disponen disposiciones de refrigeración específicas por medio de aletas de refrigeración adecuadas, preferentemente, en la superficie exterior de la carcasa y/o fuera de la carcasa.

La refrigeración que necesitan las unidades de aparato eléctrico que se conocen actualmente se consigue del modo que se ha descrito anteriormente. Esto significa que el elemento de refrigeración independiente del componente semiconductor de alta potencia está dispuesto en el lateral de la carcasa, de manera que está situado, por ejemplo, entre dos unidades de aparato eléctrico. Un problema adicional es que el elemento de refrigeración ocupa espacio en la central de control eléctrico y, en particular, en el carril de montaje y, por lo tanto, no se puede fijar una cantidad máxima de unidades de aparato eléctrico a la misma.

En la técnica anterior se conoce, gracias a la publicación EP-0034223A, una refrigeración por conducto de aire para dispositivos semiconductores. La sección transversal del conducto de aire es variable, de manera que disminuye en la dirección del flujo de aire. El conducto de aire está equipado con un ventilador. Varios dispositivos semiconductores de alta potencia, que comprenden, por ejemplo, un tiristor y su elemento de refrigeración, se han acoplado al conducto de aire. Todos los dispositivos semiconductores se pueden refrigerar de tal manera que sus temperaturas de funcionamiento sean, de manera ventajosa, iguales, si bien el aire es más caliente en el extremo de entrada que en el extremo de salida del conducto. En este caso, es esencial para la refrigeración la velocidad del flujo de aire, que es mayor en el extremo de salida del conducto.

Los inconvenientes de la disposición de refrigeración anterior son, en principio, los mismos que los de las disposiciones de refrigeración que se han descrito anteriormente. En este caso, el aire no fluye libremente a través de la carcasa o tablero eléctrico, sino en un conducto de refrigeración independiente cuya potencia de refrigeración se mantendrá similar, en cada parte del conducto, ajustando el área transversal en la dirección de flujo de aire y el flujo de aire en el conducto. Los dispositivos semiconductores se han acoplado al conducto con sus aletas de refrigeración propiamente dichas. Se debe señalar que las medidas ofrecidas del conducto son relativamente grandes, tales como 250 x 270 mm2 en el extremo de entrada del conducto, lo que significa que el conducto de refrigeración ocupa espacio que es adecuado, en particular, en relación con un tablero eléctrico o similar.

La publicación JP-10200281A muestra un cuerpo de radiador de refrigeración por aire forzada con transistores de potencia montados en contacto directo con su superficie exterior, un ventilador está montado en una abertura del cuerpo y la otra abertura está conectada a una abertura de un panel de superficie posterior.

El objeto de la invención es eliminar los inconvenientes relacionados con las disposiciones de refrigeración conocidas, que se han descrito anteriormente. Otro objeto de la invención es conseguir una nueva disposición de refrigeración para una unidad de aparato eléctrico.

La disposición de refrigeración de una unidad de aparato eléctrico de acuerdo con la invención se caracteriza por lo que se expone en la reivindicación 1. La reivindicación independiente representa realizaciones preferentes de la invención.

La invención se refiere a una disposición de refrigeración para una unidad de aparato eléctrico que comprende una carcasa, carcasa en cuyo interior están dispuestos componentes eléctricos y/o electrónicos, tales como relés, semiconductores, resistencias, así como su cableado y estructuras de soporte, disposición de refrigeración que comprende un conducto de refrigeración vertical dispuesto a través de la carcasa, conducto de refrigeración a través del que el aire de refrigeración está dispuesto para fluir y conducto de refrigeración en conexión con el que está instalado al menos un dispositivo, componente o elemento de dispositivo, tal como un semiconductor de alta potencia, que necesita mucha refrigeración. De acuerdo con la invención, la cubierta del conducto de refrigeración es un tubo, más preferentemente un tubo recto, de manera que el conducto de refrigeración está formado por el espacio alargado que queda dentro de la cubierta y el componente que se va a refrigerar, tal como un semiconductor de alta potencia, está acoplado directamente a la cubierta del conducto de refrigeración.

En la realización más preferente de la invención, la cubierta del conducto de refrigeración está hecha de un metal altamente conductor de calor, tal como cobre o aluminio. Además, se prefiere que el componente que se va a refrigerar, tal como un semiconductor de alta potencia, esté acoplado directamente a la cubierta del conducto de refrigeración. En ese caso, la transferencia de calor de la fuente de calor al conducto de refrigeración y, adicionalmente, al flujo de aire es más efectiva.

En una realización preferente de la invención, la sección transversal... [Seguir leyendo]

1. Una disposición de refrigeración para una unidad de aparato eléctrico, comprendiendo dicha unidad de aparato eléctrico (1) una carcasa (2) , en cuyo interior están dispuestos componentes eléctricos y/o electrónicos, tales como relés, semiconductores y resistencias, así como su cableado y estructuras de soporte, disposición de refrigeración que comprende un conducto de refrigeración vertical (5) colocado a través de la carcasa (2) , conducto de refrigeración (5) a través del cual el aire de refrigeración está dispuesto para fluir (A, B) , y en conexión con dicho conducto de refrigeración está instalado al menos un dispositivo, componente o elemento de dispositivo con elevados requerimientos de refrigeración, tal como un semiconductor de alta potencia (P) , la cubierta (5a) del conducto de refrigeración (5) es un tubo, preferentemente un tubo recto, y el conducto de refrigeración (5) está formado por el espacio alargado que queda dentro de la cubierta (5a) y un componente que se va a refrigerar, tal como un semiconductor de alta potencia (P) , está acoplado directamente a la cubierta (5a) del conducto de refrigeración (5) .

2. Una unidad de aparato eléctrico de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizada porque en el conducto de refrigeración (5) , en particular, en la pared interior de la cubierta (5a) del mismo, están provistos soportes (5b) .

3. Una unidad de aparato eléctrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la cubierta (5a) del conducto de refrigeración (5) está formada por un metal altamente conductor de calor, tal como cobre o aluminio.

4. Una unidad de aparato eléctrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque la cubierta (5a) del conducto de refrigeración (5) es una superficie curva cerrada, en sección transversal, de manera más ventajosa, un círculo o una elipse.

5. Una unidad de aparato eléctrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores 1 a 3, caracterizada porque la cubierta (5a) del conducto de refrigeración (5) es, al menos en la superficie exterior, poligonal en sección transversal.

6. Una unidad de aparato eléctrico de acuerdo con la reivindicación 4, caracterizada porque en la superficie exterior de la cubierta (5a) del conducto de refrigeración (5) está dispuesta una plataforma (6) sobre la que está acoplado el componente (P) que se va a refrigerar.

7. Una unidad de aparato eléctrico de acuerdo con cualquiera de las reivindicaciones anteriores, caracterizada porque en conexión con el conducto de refrigeración (5) está provisto un ventilador (7) .