Устройство тепловой трубы схематически показано на рис. 20. Физический процесс передачи тепла от испарителя к конденсатору не отличается от процесса теплоотдачи в двухфазном термосифоне и представляет собой разновидность систем испарительного охлаж­дения. Отличие состоит в принципе транспортировки конденсата от конденсатора к испарителю: в двухфазном термосифоне конденсат

возвращается к испарителю под действием гравитационных сил, а в тепловой трубе - под действием капиллярных сил, возникающих в ка­пиллярной структуре фитиля [2, 18, 32].

Применение тепловых труб с воздушным охлаждением конденса­тора позволяет при заданной мощности вентилятора в два раза увеличить передаваемую от СПП мощность по сравнению с цельно­металлическим охладителем, или при заданной передаваемой мощно­сти существенно уменьшить мощность вентилятора [51J.

В табл. 4 приведены, по данным [5l], характеристики некото­рых серийно выпускаемых в США тепловых труб, работающих в температурном диапазоне от 20 до 200°С (теплоноситель - вода).

Фирмой ВВС созданы два типа охлаждающих устройств на базе тепловых труб [59]: WK1 - с односторонним теплоотводом (тирис­тор CS-300), WK2 - с односторонним охлаждением для табле­точных приборов. Два охладителя 2^К2 применяются для двусто­роннего охлаждения таблеточных приборов (тиристора типа CS-500). В качестве теплоносителя в охладителях Wki и WK2 применя­ется вода, охлаждение конденсатора воздушное принудительное, ско­рость воздуха 6 м/с. Технические характеристики охладителей да­ны в табл. 5.

Сравнение охладителей WK1 и WK2 с цельнометаллическими алюминиевыми охладителями К25 и К75 показало, что тиристор CS-300 в паре с охладителем К25 может длительно пропускать ток 243 А., а в паре с охладителем WK1— 314 А. Аналогичные значения для тиристора CS-500 и охладителей К75 и 2WK2 состав­ляют 492 и 625 А. При импульсной нагрузке охладители WK1 и W К2 имеют более высокие нагрузочные способности, чем охла­дители К25 и К75.

Фирма RCA Corp. [71] разработала блоки, в которых СПП нераздельно соединен с охлаждающими устройствами, выполненными в виде тепловых труб. Тепловые трубы работают в горизонтальном положении, рабочей жидкостью является вода, конденсаторная часть снаружи оребрена для улучшения ее воздушного охлаждения. Отно­сительно тонкая торпевая стенка испарительной части припаяна к металлизированной поверхности кремния, что исключает все контакт­ные соединения на тракте теплового потока. Технические характе­ристики таких приборов приведены в табл. 6.

По сравнению с классическими приборами с цельнометаллически­ми охладителями рассмотренная конструкция обеспечивает сущест­венное уменьшение габаритных размеров, массы, тепловых сопротив­лений как в установившемся, так и в переходном режимах.

В стадии наладки производства цена СПП на 400 А снизилась с, 1375 до 530 долл. и ожидается новое снижение цены при пере­ходе на серийное производство.

На базе описанных индивидуальных охладителей, работающих на основе тепловых труб, создаются силовые блоки высоковольтных преобразователей путем применения их в виде отдельно стоящих ох­ладителей или построения "столбов" из последовательно соединен­ных охладителей и СПП. Конденсаторные участки тепловых труб охлаждаются свободной или вынужденной циркуляцией воздуха. Весь столб имеет общее прижимное устройство. Такая конструкция ана­логична описанной в [31] конструкции с цельнометаллическими ох­ладителями. При больших мощностях, выделяемых в СПП, технико­экономические показатели улучшаются с применением тепловых труб.

В [55J описан преобразователь мощностью 5 МВ*А, напряжением 4 кВ фирмы ВВС для подвижного состава. Столбы составлена из двух типов охладителей, представляющих собой цилиндрические теп­ловые трубы, оребренные по всей длине прямоугольными алюминие­выми ребрами. Теплоподвод к трубам происходит через торцевые поверхности, которые прижаты к СПП. Крайние охладители в стол­бах отводят тепло от одного СПП, а каждый внутренний охладитель отводит тепло от двух СПП. Крайние охладители по длине короче и их тепловое сопротивление в два раза больше. Для механической прочности (под действием прижимного устройства) все охладители имеют центральный стержень. Тепловые трубы медные, фитиль из­готовлен из спеченного медного порошка, теплоносителем является вода. В табл. 7 приведены технические данные охладителей.

За счет применения охладителей на тепловых трубах вместо пель*- нометаллических уменьшена масса преобразователя на 28% [55, 7€$.|