Изолятор со встроенной оптосистемой Советский патент 1992 года по МПК H01B17/14 

Изобретение относится к преобразовательной технике и может быть использовано для дистанционного управления (контроля), например, полупроводниковым устройством, погруженным в изолирующую жидкость.

Наиболее близким к изобретению является изолятор, содержащий несущую конструкцию из литьевой изоляции, в которую заключены электрический и оптический для передачи света элементы и имеющую развитую наружную поверхность.

Недостатком устройства является то. что его нельзя использовать в высоковольтных полупроводниковых устройствах с масляным охлаждением, так как оно предусматривает выполнение светоприемного и светоизлучающего элементов вне конструкции, в условиях агрессивных сред отрицательно сказывается на надежности работы оптопары, а значит и устройства в целом. Кроме того, в конструкции возможен пробой разряда по границе оптического элемента и соприкасающегося с ним материала изоляции по прямой линии, что делает конструкцию непригодной для более высоких напряжений при сохранении небольших габаритов. Размещение элементов управления оптическим каналом вне изолятора сужает его функциональные возможности.

Целью изобретения является повышение надежности и расширение функциональных возможностей.

Это достигается тем, что оптические элементы в виде волоконно-оптических световодов уложены на цилиндрическом стержне, расположенном по оси изолятора. Концы одной стороны световодов выходят наружу из литьевой изоляции на верхнем торце изолятора, а концы другой стороны световодов в нижней части изолятора герметично неразъемно присоединены с опто- тиристорами, полюса которых собраны в электрическую схему и выведены на другой нижний торец изолятора на контактные втулки.

Кроме того, световоды установлены на гребне винтовой поверхности стержня, при этом электрическая прочность развитой внутренней поверхности стержня выполнесо

С

xj

CJ

XI ся го

на не меньшей чем электрическая прочность наружной поверхности изолятора.

На фиг. 1 изображен пример конкретного выполнения изолятора; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1; на фиг. 3 - структурная схема работы изолятора применительно к полупроводниковым устройствам, работающим в масле.

Изолятор содержит несущую конструкцию 1 из литьевой изоляции, например, из полиуретанового компаунда типа Вилад- 13, в которую заключены электрические 2, 3 и оптические 4 элементы. Несущая конструкция имеет развитую наружную поверхность 5. Оптические элементы выполнены в виде волоконно-оптических световодов 4.1, установленных на гребне 6 винтовой поверхности стержня 7, расположенного по оси изолятора. Концы 8 одной стороны световодов 4.1 в нижней части изолятора герметично и неразъемно присоединены к оптотиристорам 9. Полюса 10, 11 оптотири- сторов 9 собраны в параллель и выведены на нижний торец112 изолятора при помощи контактных втулок 2, 3. Размещение зтих втулок на нижнем торце обусловлено необходимостью подвода-отвода электрических импульсов управления к оптотиристорам, а также их максимальным удалением от верхнего торца. Концы другой стороны световодов 4.1 выведены наружу из литьевой изоляции на верхнем торце изолятора.

Работа изолятора применительно к ти- ристорному ключу (см. фиг. 3) происходит следующим образом. Во время работы ти- ристорного ключа для управления (контроля) его элементами импульсы управления (контроля) из блоков системы управления, находящихся на потенциале земли, поступают на светоизлучающие устройства (све- тодиоды. лазеры), излучающие световую энергию. Эта энергия через волоконно-оптические световоды 4.1 воздействует на оп- тотиристоры 9, находящиеся или могущие оказаться на высоком относительно земли потенциале. Световые импульсы преобразуются в электрические, воздействуют на управляющие цепи тиристорных ключей.

Таким образом при помощи изолятора осуществляется гальваническая развязка цепей управления между корпусом бака и выводами тиристорного ключа, обеспечивая безопасную, надежную работу. При этом конструкция имеет длину утечки разряда по наружной поверхности изолятора (а , б , в , г , д , е , ж ) и по внутренней - по стержню (а, б, в, в, д, е, ж) одного порядка. что повышает надежность работы изолятора. Кроме того, конструкция позволят осуществить ввод-вывод и пре образование информации между управляющим и исполнительными органами, находящимися под разными высокими потенциалами нетрадиционными малогабаритными устройствами - изоляторами с расширенными функциями.

В предлагаемой конструкции поверхность стержня и его материал, а также по0 верхность оболочки световодов и ее материал выполнены обеспечивающими хорошее адгезивное свойство с материалом литой изоляции. Например, поверхность стеклотекстолитового стержня подвергнута

5 механической обработке, а материал оболочек световодов может быть подвергнут химической воздействию перед заливкой для обеспечения хорошей взаимной адгезии между элементами изоляционной системы.

0Сборка устройства происходит следующим образом. К нижнему торцу стержня 7 прикрепляется контактная пластина с отверстиями, в которые устанавливаются оп- тотиристоры 9. Затем в гнезда

5 оптотиристоров наконечниками вклеиваются световоды, при этом наконечники могут быть зафиксированы относительно корпуса оптотиристора при помощи компаунда Ви- лад-13 путем установки на этом корпусе

0 небольшой заливочной формы. После фиксации концов световодов на оптотиристо- рах световоды укладываются в канавке гребня 6 винтовой поверхности стержня 7 с фиксацией световода в верхней, не залива5 емой компаундом, части устройства.

Электромонтаж устройства заключается в подсоединении к катодной и анодной частям оптотиристоров проводников с контактными втулками 2, 3. В предлагаемом

0 устройстве оптотиристоры 9 запараллеле- ны. Могут быть выполнены и другие схемы соединения между собой, а также другими радиоэлементами. Собранная таким образом конструкция обезжиривается и устанав5 ливается в заливочную форму, после чего производится заливка компаундом, полимеризация и выемка готового изделия из формы.

Эффективность предложенной конст0 рукции заключается в том, что она обеспечивает надежную работу изолятора, так как исключается воздействие агрессивных сред на оптические элементы, обеспечивает гальваническую развязку цепей управления от

5 более высоких потенциалов, чем в прототипе, при сохранении габаритов. Кроме того эффективность конструкции заключается в том, что помимо традиционной функции обеспечения электрической прочности между верхним и нижним торцами изолятора.

которая может нарушиться при появлении высокого напряжения на контактных втулках нижнего торца, изолятор приобретает новую функцию - устройства для ввода-вывода и преобразования управляющих импульсов с потенциала земли (верхний торец изолятора) на высокий потенциал (нижний торец изолятора), путем использования внутреннего пространства литьевой изоляции для размещения в нем оптосистемы с выведенными на нижний торец контактными втулками.

Формула изобретения

1. Изолятор со встроенной оптосистемой, содержащий несущую конструкцию из

литьевой изоляции, в которую заключены

электрические и оптические элементы для

передачи света, имеющую развитую наружную поверхность, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных возможностей,

оптические элементы в виде волоконно-оптических световодов уложены на стержне, расположенном по оси изолятора, концы одной стороны световодов выходят наружу из литьевой изоляции на верхнем торце изо0 лятора, а концы другой стороны световодов в нижней части изолятора герметично и неразъемно присоединены к оптотиристорам, полюса которых собраны в электрическую схему и выведены на другой нижний торец

5 изолятора на контактные втулки.

2. Изолятор по п. 1, отличающий- с я тем, что световоды уложены на гребне винтовой поверхности стержня.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам дистанционного управления. Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Для этого волоконно-оптические световоды уложены на гребне винтовой поверхности стержня, а вся оптическая и электрические схемы залиты литьевой электроизоляционной смолой. Такое исполнение обеспечивает высокую ступень защиты системы воздействия от аг- рессиЕных сред и поэ зэляет применять изолятор для передачи сигналов в аппараты с высоким классом напряжения. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Фиг.1