Одноразовый короткозамыкатель Советский патент 1987 года по МПК H01H79/00 

1

Изо.бретение относится к электротехнике, а именно к выключателям для шунтирования защищаемой аппаратуры от импульсов перенапряжения разрушающего уровня.

Целью изобретения является повышение быстродействия, уменьшение габаритов и стоимости одноразового короткозамыкателя.

На чертеже представлен один из вариантов полупроводникового прибора с прижимными контактами, а именно кремниевый тиристор таблеточной конструкции в сборе с охладителем.

На чертеже приняты следующие обозначения: монокристалл 1 кремния, в объеме которого сформирована ти- ристорная структура; медный электрод 2 (нижний); вольфрамовый электрод 3; медный электрод 4 (верхний); ни}к- няя и верхняя крьппки 5 тиристора; опорный элемент 6; тарированная пружина 7; верхний и нижний охладители 8; фасонная шайба 9; изолятор 10; керамический корпус 11 прибора; шпилька 12, стягивающая конструкцию тиристора в сборе с охладителем; гайки 13,

Полупроводниковый прибор с подпружиненными контактами подключают параллельно входу защищаемого объекта в полярности 5 обеспечивающей его запертое состояние по отношениюк питающему объект напряжению ипо отношению к ожидаемому импульсу перенапряжения.

В случае использования управляемого полупроводникового прибора с подпружиненными контактами (таблеточной конструкц 1И в сборе с охладителем или штыревой конструкции) его запертое в исходном состоянии положение обеспечивается соответствующим режимом цепи базы.

Если полезным сигналом является переменный ток или если ожидаемый импульс перенапряжения может иметь любую полярность, используют встречное параллельное или последовательное включение двух рассматриваемых полупроводниковых приборов с подпружиненными контактами. В исходном состоянии рассматриваемый прибор не шунтирует вход зашрщае- мого объекта. В то же время наличие в его составе тарированной пружины 7 создает постоянное давление на за- .жатой между верхним и нижним охладителями полупроводниковый прибор.

416902

При поступлении на вход защищаемого объекта импульса перенапряжения он шунтируется традиционным ме(. ханизмом работы тиристора. Если же амплитуда импульса превьшает возможности этого механизма, имеет место термоэлектрический пробой тиристора с образованием в теле кристалла 1 ,

10 перемычки, закорачивающей электроды 3 и 4. Благодаря тому, что эта перемычка имеет металлическую проводимость ее шунтирующие свойства на два- три порядка превосходят шунтирующие

15 свойства тиристора, используемого в традиционном режиме.

Если импульс перенапряжения и вызываемый им ток превосходят токо- проводящую способность металлической

20 перемычки, закоротившей его электроды, имеет место взрывное разрушение монокристалла I и сформированной в его объеме короткозамкнутой структуры. Длительность этого процесса из25 меряется десятками, а для мощных приборов сотнями микросекунд.

Под действием пружины 7, постоянно давящей на опорный элемент 6, верхний и нижний охладители 8 смеща30 ются навстречу друг другу и, сдавливая нижнюю и верхнюю крьш1ки тиристора 5 и фасонную шайбу 9, приводят электроды 3 и 4 к непосредственному соприкосновению по всей их площади.

.,g Возможно частичное сваривание этих электродов.

Благодаря большой площади соприкосновения электродов 3 и 4 их переходное сопротивление измеряется

40 единицами миллиом, а коммутируемый прибором постоянный ток возрастает примерно на два порядка сравнительно с током, коммутируемым тиристором по техническим условиям.

45 Испытания проводились на партии тиристоров ТБ-251, имеющих номинальный ток 50 А. Время срабатывания указанного прибора в режиме короткозамыкателя не превьш1ало 2-5 мс. КомgQ мутируемый после трансформации структуры ток превышал 3000 А,

Основной областью применения изобретения является шунтирующая защита аппаратуры и оборудования от экстремальных потоку импульсов перенапр окения. Формула изобретения

Применение полупроводникового прибора с прижимными контак амив качестве одноразового короткозамыкателя .

55

6 I 7 8

8 1 2

Изобретение относится к средствам защиты аппаратуры от импульсов перенапряжения большой мощности. Целью изобретения является повьшение быстродействия, уменьшение .габаритов и стоимости одноразового короткозамыкателя. Указанная цель -достигается применением серийно выпускаемых полупроводниковых приборов с прижимными в:онтактами в качестве одноразового короткозамыкателя . Прижимные контакты такого прибора после разрушения полупроводниковой структуры импульсом чрезмерного тока, двигаясь навстречу друг другу, вступают в соприкосновение по всей площади и замыкают цепь накоротко. При малых импульсах перенапряжения прибор работает как обычньй полупроводниковый прибор. 1 ил. 2 ю СлЭ N а со