Импульсный сильноточный полупроводниковый коммутатор

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к коммутирующим устройствам, собираемым на основе полупроводниковых приборов таблеточного типа и может применятся в сильноточных импульсных элетрофизических и технологических установках. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей коммутатора путем увеличения коммутируемых токов, снижения реактивного сопротивления коммутатора и увеличения его надежности. Коммутатор содержит цепочку полупроводниковых элементов 1 собранных в столб и закрепленных в металлическом корпусе 7 с помощью фланцев 10, тарельчатых пружин 3, прижимных винтов 11. Элементы 1 разбиты на две группы 2, электрически соединенные через центральный токоподвод 6. Концы столба с помощью торцового токопровода 5 соединены с корпусом 7. 2 ил.

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН ((9) S (I I I

А1 (51)g Н 01 L 25/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 4606367/24-07 (22) 21.11.88 (46) 23.10.90. Вюл. 11 39 (71) Истринский филиал Всесоюзного электротехнического института им. B,È. Ленина (72) A.Ï. Вашун, Е.H. Иванов и С,P. Петров (53) 621.314.632(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1385159, кл. Н 0 1 Ь 25/02, 1986.

Авторское свидетельство СССР

К9 989619, кл. Н 01 L 25/00, 1981.

2 (54) И1ПУЛЬСНЫП СИЛЬНОТОЧНЬИ1 ПОЛУПРОВОДНИ1 ОВЫЙ КОГ21УТАТОР (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к коммутируювр м устройствам, собираемым на основе полупроводниковых приборов таблеточного типа, и может применяться в лптьноточных импульсных электрофизических и технологических установках.

Цель изобретения — распырение функциональных возможностей коммутатора путем увеличения коммутируемых токов, снижения реактивного сопротивления

1601659

Z = — fg 11п R /R, 1

2 (0

1

1 коммутатора и увеличения его надежности. Коммутатор содержит цепочку ,,полупроводниковых элементов 1, собранных в столб и закрепленных в металлическом корпусе 7 с помощью фпанцев 10, тарельчатых пружин 3, прижимИзобретение относится к электро, технике, в частности к коммутирующим устройствам, собираемым на основе по лупроводниковых приборов таблеточного 15 типа„ и может применяться в сильноточных импульсных электрофизических и технологических установках.

Пель изобретения — расширение

Аункционм,ьных возможностей коммутатора путем увеличения коммутируемых токов и снижения реактивного сопротивления коюгутатора и увеличение надежности, Па фиг. 1 изображена предлагаемая конструкция полупроводникового ком,мутатора; на фиг. 2 - возможная конструктивная схема подключения коммутатора к источнику и нагрузке.

1 ЗО

Конструкция полупроводникового коммутатора содержит столб, собранный из полупроводниковых элементов 1, который разделен на две группы 2.

Группы содержат равное количество согласно включенных полупроводнико вых элементов и соединены встречно. Столб вместе с тарельчатыми пружинами 3, контактнымп дисками 4 с присоединенными к ним гибкими торцовыми токоподводами 5 в виде симметрично расходящихся лучей и с зажатым между

-группами центральным токоподводом 6, выполненным в виде диска с симметрично рас::;.îäÿùèêècë лучами, установлен коаксиапьно внутри полого металлического цилиндра 7, имеющего в стенке окна. для вывода лучей центрального токоподвода. Столб электрически изолирован от цилиндра слоем 8 изоляции.

1 линд может быть выполнен монолитным или составным из двух цилиндров; соединенных торцами. К торцам цилиндра с помощью болтов 9 присоединены фланцы 10 снабженные винтами 11, Ф

55 обеспечивающими регулировку контактного нажатия. Токоподводящие провода подключаются к лучам центрального токоподвода 6, токоотводящие — к стенных винтов 11. Элементы 1 разбиты на две группы 2, электрически соединенные через центральный токоподвод 6. Концы столба с помощью торцового токопровода 5 соединены с корпусом 7. 2 ил. кам цилиндра симметрично между токоподводящими. (ля удобства подключения токоотводящих проводов на стенках цилиндра могут быть установлены присоединительные накладки 12 (фиг. 2). Схема управления полупроводниковыми элементами может быть размещена в контейнере, закрепленном на стенке цилиндра

Коммутатор работает следующим образом, Коммутируемый ток втекает в коммутатор через лучи центрального токоподвода 6, равномерно делится между двумя группами 2, протекает через контактные диски 4, торцовые токоподводы 5 образующим цилиндра 7 и далее по токоотводящим проводам, которые присоединены к боковой поверхности цилиндра симметрично между лучами центрального токоподвода. Таким образом, при включении коммутатора в коммутируемую цепь две группы полупговодниковых элементов оказываются соединенными параллельно, Коаксиальная конструкция коммутатора и параллельное подсоединение групп полупроводниковых элементов обеспечивают его малую индуктивность и примерно вчетверо меньшее реактивное сопротивление по сравнению с известной конструкцией. где .f — эквивалентная частота изменения полного тока, протекающего в столбах; магнитная проницаемость среды; внешний радиус цилиндра; внутренний радиус цилиндра; длина столба полупроводниковых элементов.

Благодаря выполнению торцовых и центрального токоподводов в виде сим160 метрично расходящихся лучей с подключением токоподводящих проводов к лучам центрального токоподвода обеспечивается равномерное распределение плотности тока по площади полупроводниковых элементов, а коаксиальная конструкция коммутатора предотвращает возникновение "эффекта близости".

Параллельное соединение двух групп полупроводниковых элементов при устранении "эффекта близости" позволяет увеличить коммутируемый ток в 2,2-3,4 раза по сравнению с известным устройством (в 1, 1 — 1,7 раза за счет устранения эффекта близости" и еще в 2 раза за счет параллельного включения двух групп). 1!ежду токами. протекающими в двух группах полупроводниковых элементов, индуктивная связь отсутствует и при нарастании одного из токов не возникяет ЗДС, йрепятствующей нарастанию второго, С другой стороны, при задержке включения одной из групп элементов реактивное сопротивление коммутатора возрастает вдвое, что ограничивает ток, протекающий через включенную группу, способствует выравнивянию токов в параллельно включенных группах и увеличи— вает надежность ко?жутя тора.

При работе коммутатора в режиме одиночных импульсов тока длительностью 10 — 10 с, что соответствует условиям работы сильноточных импульсных электродинямических и технологических установок, применение спец1 альных теплоотводов неэффективно, поскольку выделяемая в полупроводниковом элементе тепловая мощность в сотни раз превьппяет тепловую мощность, которую могут отвести теплоотводы известных конструкций, в том числе известной. В импульсном режиме работы допустимая длительность импульса коммутируемого тока определяется из паспортного значения джоулева интеграла Р ЙС дпя выбранного типа полупроводниковых элементов.

Пример подключения к коммутатору кабельной оииновки, обеспечивающей симметричное распределение ко»мутируемого тока между двумя группами

1659 6 полупроводниковых приборов, представлен ня фиг. 2. Жилы токоподводящих кабелек подключены к лучам центрального токоподвода 6, а жилы токоотводящих — к присоединительным накладкам 12. Оплетки всех кабелей соединены электрически посредством металлической трубы 13, изолированной от жил кабелей и коммутатора слоем 14 изоляции, Сравнение с известным устройством показывает„ что предлагаемый коммутатор позволяет в 2,2-3,4 раза увеличить коммутируемый ток, обладает меньшим (приблизительно в 4 раза) реактивным сопротивлением при включении B цепь, является более надежным за счет более равномерного распределения тока между группами.

Формул я и з об р е т ения

Импульсный сил поточный полупроводниковьп? коммутатор, содержапп<й ,цепочку полупроводниковых элементов тяблеточного типа, выполненную в виде групп, включенньгх встречно и собрянньх в столб, установленнный в крепежном каркасе с помощью фланцев, тярельчатых пружин и прижимных винтов, отличающийся тем, что, с целью рас?пирення функциональных воэможностей путем увеличения коммутируеьяпх токов и уменьшения реактивного сопро гивления коммутатора и увеличения его надежности цепочка полупроводниковых элементов выполнена в-виде двух гру |п, состоя40 паях из равного числа элементов, групIIII электрически соединены между собой

° через дополнительно введенный центральнь1й токопровод, выполненный в виде диска с симметрично расходящимися лучами, а крепежный каркас выполнен в виде полого металлического цилиндра, с окнами на боковой поверхности дпя вывода лучей центрального токоподводя, ?цп-индр электрически изолирован от столба и механически соединен с фланцами, а электрически посредством торцовь?х токоподводов в виде расходящийся лучей соединен с концами столба.

1501659

Фиг.2

Ф

Составитель О. Наказная

Редактор E. Папп Техред М,Ходанич Корректор H. Максимишинец

Заказ 3273 Тираж 441 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, .101