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热管散热器在新型变流装置中的应用
李春阳， 徐景秋 株洲电力机车研究所, 湖南株洲412001
作者简介：李春阳（1939-），男，高级工程师（教授级），我国首列电动车组主要设计者，长期从事电力机车及电动车组开发设计工作。
摘要：针对传统的实体铝、铜散热器已经远不能满足大容量元件散热容量要求的现状，提出采用热管散热器的新思路，并阐述了热管的结构和特点。简要介绍了我国已利用热管开发的机车用新产品，预测热管散热器将有广泛的应用前景。
关键词： 热管； 散热器； 变流装置
中图分类号：U264.3+7; TM46 文献标识码：A 文章编号：1000-128X(2005)02-0014-05
收稿日期：2004-10-22
Application of heat-pipe heat sink to new converter
0 引言
从SS4到SS4G（SS4 改进型，以下同）、SS4B，从SS3到SS9 的整流装置的开发，已历经了约20 年，花费了两代
人的心血，加以不断改进和完善，其进步是很大的。以SS 4 系列机车的整流装置为例，可以归纳如下：
（1）功能逐渐增多。SS4 型1～ 158号机车具有整流和相控调压的功能，而SS4G、SS4B 型机车，增加了改善功率因数用晶闸管开关和加馈制动电源的功能。
（2）元件数量大大减少。SS4型1～158号机车，采用KP500-30、ZP800-30元件，每桥臂由4只元件并联组成，全车共计160 只；而在SS4G、SS4B 上，采用KPA1300-28、ZPA2100-28 元件，每桥臂由2 只并联，主牵引整流桥中全车元件减少为8 0 只，功率因数晶闸管开关和励磁桥元件24只。
（3）散热器技术得到改进。SS4G 采用的是SF35B 型纯铝铸造散热器，虽有质量小、散热效率高的优点，但在母排连接处存在由铜铝腐蚀造成的支流不均的问题；SS 4B 采用铜散热器以后，解决了此问题。加上元件制造技术的进步和触发方式的更新，使装置技术水平有很大提高。
但是半导体元件的管芯越来越大，而实体散热器的散热功率明显赶不上它的需要，即散热功率远远小于元件的容量，这样就限制了元件容量的真实发挥。如KPA1300-28、ZPA2100-28元件，在规定的壳温70℃、90℃时，额定正向平均电流应分别为1 300 A和2 100 A。然而，实际上机车上所配的散热器使元件在冷却风速6 m/s下能长期通过的通态平均电流约650A [6]，即为前者的50%。
如果需要通过更大的电流，则要配以更大散热能力的散热器（更小热阻）或者提高通风速度（也是降低热阻）。
如果仍然采用铝（铜）实体散热器，要降低热阻5 0 %，按粗略估算，则散热器的容积、质量需增大到原来的4 倍，这是非常不经济也是很不合理的。现在开发用于SS3B 的125 mm 规格的大元件机组，就遇到质量大、用材多和成本高等问题。
为此，必须另辟蹊径，采用新型散热器。 |
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