Если в ранее применяемых СПП средней мощности потери составляли сотни ватт, то в современных мощных СПП их значение достигает нескольких киловатт. Требуется обеспечить очень малое и стабильное тепловое сопротивление прижимных контактов элементов в приборе, прибора с охладителем и самого охладителя.

Как известно, термическое и электрическое сопротивления металлических контактов определяются физико-механическими свойствами соприкасающихся материалов, чистотой обработки поверхностей и нагрузкой на них, причем с увеличением усилия сжатия тепловое и электрическое контактные сопротивления уменьшаются за счет увеличения числа контактных пятен.

При удельных усилиях сжатия свыше 100 кгс/см и обработке контактных поверхностей i? 1,25-0,16 тепловое сопротивление контактных , соединений стабилизируется, т. е. изменяется незначительно.

Решение задачи стабилизации правильно выбранного прижимного усилия с уче!ом упругих и пластических деформаций сопрягаемых элементов системы «СПП-охладитель» позволяет обеспечить постоянство прижимного контакта, а следовательно, и постоянных тепловых электрических контактных сопротивлений в течение заданного срока эксплуатации.

В оспове исследовагшя элементов на релаксацию напряжений лежит определение их прочностных характеристик в областях упругих и пластических деформаций. Одним из наиболее распространенных методов расчета элементов в области упругих деформаций является метод допускаемых напряжений [7.6, 7.7], позволяюпщй решать соответствующие задачи с достаточной степенью точности. Аналитические исследования релаксации напряжений, изложенные в [7.7, 7.8], можно применять при определении прочностных характеристик в элементах 1[рижимных устройств при соответствующей экспериментальной проверке и определении эмпирических коэффициентов релаксации. Практический интерес при исследовании прочносгных характеристик представляют анали1ические исследования по определению изменения твердости Материала от времени.

При падении на1Т5узок со 100 кгс/см на 15-20% термическое сопротивление контактного соединения возрастает на 20-25%, а электрическое - на 40%.

В условиях длительной эксплуатации СПП (/=10 4j явление термомеханической усталости прижимных элементов системы «СПП-охладитель» становится серьезным фактором, снижающим надежную работу СПП.

Известно, что релаксация напряжений в различных элементах прижимного устройства под воздействием длительных температурных и механических нагрузок может быть довольно

существенной, и ее необходимо учитывать в соответствующих расчетах нагруженных элементов.

При сборке СПП с охладителем часто путают назначение такого элемента прижимного устройства, как пружина (пластинчатая или круглая). Считают, что суммарная -нагрузка создается пружиной.

Такой подход справедлив только для относительно небольших диаметров контактной поверхности (до 0 = 50 мм), где нагрузки составляют не более 2000 кг и усилия прижима не превышают 120 кг/см. Для СПП с большим диаметром-контактной поверхности (056, 80, 100 и т. д.) необходимы пружины, обеспечиваюпще усилие сжатия 2000-8000 кг и более. В условиях ограниченного объема размещения таких пружин пружины получаются очень массивными, с малыми прогибами, которые трудно замерить. В этом случае необходимо помнить, что пружины необходимы только для предварительного натяга (фиксации) «500-600 кг.

Необходимые нагрузки обеспечиваются стяжными болтами, при этом затяжка болтов осуществляется таким образом, чтобы начальное механическое напряжение (oq) в растягиваемых болтах не превышало 2/3 предела упругости Uyp.

. . • <7о<-[Оу„р], . •

т. е. стяжные болты в прижимном устройстве должны работать только в области упругих деформаций и при снятии нагрузки болт должен принимать свою первоначальную длину.

Компоновка системы «СПП-охладитель» в ПУ с естественным воздушным охлаждением. Одной из главных задач обеспечения нормального теплового режима СПП является компоновка системы «СПП - охладитель» в ПУ. В основе компоновки лежит выбор рационального размещения охладителей в вентильной секции ПУ относительно друг друга, способствующего снижению взаимного влияния температурного фона.

Компоновка охладителей в ПУ должна отвечать следующим требованиям: удобство монтажа и демонтажа охладителей и СПП в ПУ при минимальном демонтаже сопрягаемых с ними деталей, защита системы «СПП-охладитель» от механических повреждений и вредных воздействий окружающей среды, обеспечение нормального теплового режима при эксплуатации СПП, универсальность (по возможности) силовых токоподводов, рассчитанных на подсоединение ПУ с разных сторон [7.9].

Конструкция вентильной секции ПУ с СПП и различными теплоотводящими устройствами определяет микроклимат, необ-298

ходимый для обеспечения нормального теплового режима СПП.

Отсутствие данных о температурном поле среды вокруг СПП в ПУ и взаимном температурном влиянии смежных СПП не позволяет разработчикам выбрать предельно допустимую нагрузку на СПП по току, а конструкторам рационально разместить их в ПУ. Поэтому одной из важнейших задач является определение температурного поля воздушной среды вокруг СПП в ПУ и взаимного температурного влияния смежных СПП [7.1].

Перепад температуры воздуха вокруг нагретых СПП с охладителем в ПУ можно определить из следующих формул:

перепад температуры воздуха над охладителем СПП в непосредственной близости от него

ДГео = АГр(1-е (7.1)

Перепад температуры воздуха на расстоянии х от охладителя вдоль вертикальной секции ПУ (над охладителем СПП)

е к (7.2)

Перепад температуры воздуха в зоне охладителя и под ним на различных расстояниях от него вдоль вентильной секции ПУ

АГ,, = АГр(1-е"

е (7.3)

В этих формулах у, Р, j,-эмпирические коэффициенты: у =1,18; Р = 0,3; i=0,54o; -перепад температуры между источником тепла и окружающей средой; d-75 мм-условная-базовая высота охладителя; di - высота рассматриваемого охладителя; х-координата, направленная в противоположную сторону оси х; Я-о-теплопроводность воздуха при нормальной температуре.

Как видно из формулы (7.2), в правой ее части единственной

переменной величиной является е остальные величины

постоянные. Поэтому абсолютная величина перегрева среды над блоком определяется лишь этим членом. Из уравнения (7.2) видно, что перегрев среды убывает с увеличением расстояния от входа нагретой зоны. Для различных типов охладителей с СПП переменной является также величина d. Как видно из (7.2), с уменьшением di перегрев уменьшается.

Несколько иной будет картина перегрева среды перед входом в охладитель; исходя из предположения, что скорость