ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР Советский патент 1995 года по МПК H01L25/00 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к силовым статическим короткозамыкателям с полупроводниковыми элементами, и может быть использовано в индуктивно-емкостных преобразователях для заряда емкоcтных накопителей, работающих в технологических линиях, используемых электрический разряд в жидкости.

Целью изобретения является повышение надежности.

На фиг.1 изображен полупроводниковый прибор, вид сверху; на фиг.2 - то же, вид сбоку; на фиг.3 - то же, вид со стороны ячейки управления; на фиг.4 - вид по стрелке А на фиг.2; на фиг.5 - узел I на фиг.3 (расположение ячейки управления между эластичными прокладками); на фиг.6 - сечение Б-Б на фиг. 1 П-образного охладителя); на фиг.7 - сечение В-В на фиг.1 охладителя Г-образной формы); на фиг.8 - вид по стрелке Г на фиг.1 (со стороны установки ручки прибора); на фиг.9 - узел II на фиг.1; на фиг.10 представлена электрическая принципиальная схема полупроводникового прибора.

Полупроводниковый прибор, содержит основание 1, силовые блоки, каждый из которых выполнен в виде оребренного охладителя 2, 3, 4, 5, 6 с установленными на нем полупроводниковыми диодами 7, тиристором 8, токоведущие штыри 9, обеспечивающие одновременно токоподвод и крепление силовых блоков 2, 3, 4, 5, 6 между собой и ячейку управления 10. Основание 1 выполнено из диэлектрического материала Т-образной формы (фиг.4), на поперечной части 11 которого на стойках 12 установлена ячейка управления в виде платы, которая расположена между закрепленными на стойках 12 стаканами 13, обращенными друг к другу и в которые уложены эластичные цилиндрические прокладки 14. Поверхность прокладок 14 со стороны платы снабжена соосно расположенными выступами 15 и впадинами 16. А на продольной части 17 основания 1 расположены силовые блоки 2, 3, 4, 5, 6. При этом со стороны свободного конца продольной части 17 основания 1 установлен охладитель 6, выполненный П-образной формы (фиг.6). А между ним и ячейкой управления 10 расположены охладители 2, 3, 4, 5, выполненные Г-образной формы (фиг.7), которые обращены попарно друг к другу наружной стороной 18, причем тиристор 8 установлен внутри П-образного охладителя 6 и расположен соосно с отверстием 19, выполненным в основании 1, а диоды 7 установлены на каждом Г-образном охладителе 2, 3, 4, 5 с внутренней его стороны 20. Оребрение выполнено на всех наружных сторонах обоих охладителей 2, 3, 4, 5, 6, при этом основание 1 под оребрением Г-образных охладителей 2, 3, 4, 5, 6 в средней части снабжено продольным отверстием 21. Силовые блоки с охладителями 2, 3, 4, 5, 6 изолированы друг от друга изоляционными прокладками 22 и обжаты штырями 9, снабженными кольцевыми канавками 23, покрыты диэлектрическим слоем 24 и установлены в отверстиях 25, соосно выполненных в стенках охладителей 2, 3, 4, 5, 6. При этом со стороны П-образного охладителя 6 установлена ручка 26 прибора, выполненная из изоляционного материала и закрепленная на штырях 9. Ячейка управления 10 содержит малогабаритные радиодетали: конденсаторы, резисторы, диоды, транзисторы, указанные на фиг.10, а под ней расположены трансформаторы 27 и 28 и три разъема 29, 30, 31 типа РП-14, из них 29, 30 обеспечивают подсоединение к сети 380 В 50 Гц, а 31 обеспечивает управление прибором. Под ячейкой управления 10 расположены резистор 32, конденсатор 33 и электролитические конденсаторы.

Полупроводниковый прибор работает следующим образом.

При разрыве силовой цепи на выходе индуктивно-емкостного преобразователя (ИЕП), используемого для заряда емкостных накопителей (на чертеже не показаны), полупроводниковый прибор осуществляет закорачивание выхода ИЕП на каждой полуволне напряжения при достижении последним амплитуды величиной более 680 В, что соответствует напряжению на накопителях, равному 28 кВ. На каждом ИЕП установлено два полупроводниковых прибора таким образом, что один закрывает, например фазы АВ, а другой ВС. Напряжение срабатывания определяется пороговым устройством, собранным на стабилитронах VD1-VD6, резисторах R1, R2 и диоде VD1, расположенных на ячейке управления 10.

При достижении напряжения в силовой цепи 380 В 50 Гц и соответственно на стабилитронах S1-S6 величины 535 В последние открываются и появляется ток управления на управляющем переходе силового тиристора 8, который включается и через диодный мост, собранный из диодов 7, закорачивает выход ИЕП, например, фазы АВ, которые подключены к полупроводниковому прибору через разъемы 29, 30.

Полупроводниковый прибор обеспечивает также закорачивание ИЕП в импульсном режиме после каждого разряда емкостных накопителей, что необходимо для исключения горения дуги в разрядниках (на чертеже не показаны). Импульс управления подается через разъем 31, диод VD2,VD3 и R3 на импульсный трансформатор TV1, а с его вторичной обмотки на управляющий переход тиристора VS1 формирователя импульсов, состоящего из R4, С1 и делителя базовой цепи R5, R6 и R7, ключа в виде транзистора VT1 и импульсного трансформатора 27, первичная обмотка которого зашунтирована диодом VD4. Формирователь импульсов выдает импульс управления необходимой длительности 10-20 мс, которая регулируется резистором. Со вторичной обмотки импульсного трансформатора 27 через диод VD5 импульс поступает на управляющий переход тиристора 8, включая его на требуемое время, а последний через диоды 7 подкорачивает две фазы ИЕП, обеспечивая зарядную цепь, что сопровождается обрывом дуги в разряднике (на чертеже не показан).

Полупроводниковый прибор также обеспечивает закорачивание ИЕП по любому закону и на любую длительность посредством управляющего сигнала от задающего генератора (на чертеже не показан). Через разъем 31 подается напряжение на реле К, которое своим контактом К1 через резисторы R8 и R9 подает сигнал управления на управляющий переход тиристора 8, который через диоды 7 соответственно подкорачивает ИЕП.

Трансформатор 28 и диодные мосты VD6 - VD9 и VD10 - VD13 обеспечивают питание схемы, а конденсаторы С1 и С3 являются фильтрами, снижающими пульсацию напряжения питания. Шунтирующая цепочка, состоящая из резистора 32 и конденсатора 33, предназначена для защиты тиристора 8 от коммутационных перенапряжений.

В процессе воздействия ударных нагрузок на полупроводниковый прибор эластичные прокладки 14 через деформацию кольцевых выступов 15 запасают энергию в течение малых промежутков времени и затем передают ее соответственно на ячейку управления 10 в течение длительного времени, при этом ячейка управления 10 получает гораздо меньшее ускорение, чем основание 1. Аналогичные явления происходят и при вибрационных нагрузках, которые можно рассматривать как частые ударные воздействия переменного напряжения. Под воздействием быстрого кратковременного смещения основания 1 в течение первой четверти периода колебания, отсчитываемого от положения равновесия, происходит накопление энергии всеми прокладками 14 и, если жесткость их подобрана правильно, а она подбирается количеством и поперечным сечением выступов 15, то накопленная энергия не успевает полностью передаться на ячейку управления, так как основание 1 изменяет свое движение и прокладки в течение следующей четверти периода будут отдавать свою энергию основанию 1. Затем прокладки снова будут накапливать энергию, до противоположного знака и т. д. Таким образом, при ударах и вибрации основания 1 прибора прокладки 14 существенно уменьшают вибрацию самой ячейки управления 10. Кроме того, взаимное расположение охладителей 2, 3, 4, 5, 6 силовых блоков и их крепление обеспечивает создание монолитной конструкции, которая выдерживает ударные нагрузки до 1000g.

В процессе работы прибора происходит нагрев диодов 7 и тиристора 8, однако охладители 2, 3, 4, 5, 6 активно отбирают выделившееся тепло и интенсивно его отдают в окружающую среду посредством естественной конвекции воздуха через отверстие 21. Кроме того, выполнение оребрения по всем внешним поверхностям охладителей также обеспечивает интенсивный отбор тепла от диодов 7 и тиристора 8. При этом конструкция прибора обеспечивает свободный доступ к диодам и тиристору и при выходе из строя замена их возможна без дополнительного демонтажа блоков в приборе. Доступ к диодам обеспечивается с боковых сторон прибора, а тиристор можно заменить через соосное с ним отверстие 19, выполненным в основании 1.

Применение изобретения позволяет обеспечить устойчивую работу прибора в условиях повышенной вибрации и ударных нагрузок, интенсивного охлаждения, позволяет уменьшить время замены вышедших из строя диодов и тиристора почти в 1,7 раза меньше по сравнению с прототипом. При этом уменьшается время простоя ИЕП и соответственно технологической линии.

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности. Поставленная цель достигается тем, что полупроводниковый прибор содержит основание 1 Т-образной формы, на поперечной части которого на стойках 12 установлена ячейка управления на эластичных прокладках, а на продольной части основания 1 расположены силовые блоки 2, 5, 6, один из которых с охладителем 6 выполнен П-образной формы, а все остальные Г-образной формы. Тиристор установлен внутри П-образного охладителя 6 соосно с отверстием, выполненным в основании 1, а диоды 7 установлены на каждом Г-образном охладителе с внутренней его стороны. Все охладители силовых блоков изолированы друг от друга прокладками и обжаты двумя штырями, которые снабжены кольцевыми канавками и покрыты диэлектрическим слоем. Конструкция прибора удобна и надежна в эксплуатации, выполнение основания 1 Т-образной формы снижает вес прибора, а сочетание охладителей Г-образной и П-образной формы позволило получить устойчивую конструкцию в условиях повышенных вибрациооных и ударных нагрузок. 3 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ПРИБОР, содержащий основание, силовые блоки, каждый из которых выполнен в виде оребренного охладителя с установленными на нем полупроводниковыми диодами, тиристором, токоведущие штыри, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, основание выполнено из диэлектрического материала Т-образной формы, на поперечной части которого на стойках установлена ячейка управления в виде платы, которая расположена между закрепленными на стойках стаканами, обращенными друг к другу и в которые уложены эластичные цилиндрические прокладки, поверхность которых со стороны платны снабжена соосно расположенными выступами и впадинами, а на продольной части расположены силовые блоки, при этом со стороны свободного конца продольной части основания установлены охладитель, выполненный П-образной формы, а между ними и ячейкой управления расположены охладители, выполненные Г-образной формы, которые обращены попарно друг к другу наружной стороной, причем тиристор установлен внутри П-образного охладителя и расположен соосно с отверстием, выполненным в основании, а диоды установлены на каждом Г-образном охладителе с внутренней его стороны. 2. Прибор по п.1, отличающийся тем, что оребрение выполнено на всех наружных сторонах обоих охладителей. 3. Прибор по пп.1 и 2, отличающийся тем, что основание под оребрением Г-образных охладителей в средней части снабжено продольным отверстием. 4. Прибор по п.1, отличающийся тем, что силовые блоки изолированы друг от друга изоляционными прокладками и обжаты штырями, снабженными кольцевыми канавками, покрыты диэлектрическим слоем и установлены в отверстиях, соосно выполненных в стенках охладителей, при этом со стороны П-образного охладителя установлена ручка прибора, выполненная из изоляционного материала и закрепленная на штырях.