Изолятор со встроенной оптосистемой

 

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 агрессиЕных сред и поэ зэляет применять изолятор для передачи сигналов в аппараты с высоким классом напряжения. 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 Н 01 В 17/14

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР 1 1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4687121/07 (22) 04.05.89 (46) 30.05.92. Бюл, № 20 (71) Специальное проектно-конструкторское бюро по трансформаторам Средневолжского производственного объединения

"Трансформатор" (72) В,А. Ярыш, Е,Ф, Сурнин, КЗ,O. Ваганов и В.В. Севастьянов (53) 621.315 (088,8) (56) Патент США ¹ 3485940, 174-139, 1969. (54) ИЗОЛЯТОР СО ВСТРОЕННОЙ Oii70СИСТЕМОЙ

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, содержа ций несущую конструкцию из литьевой изоляции, в которую заключены электрический и оптический для передачи света элементы и имеющую развитую наружную nnrерхность.

Недостатком устройства является то, что его нельзя использовать в высоковольтных полупроводниковых устройствах с масляным охлаждением, так как оно предус- . матривает 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 конструк„„ Ы „„1737521 А1 (57) 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 электоические схемы зали-. ты литьевой электроизоляционной смолой, Такое исполнение обеспечивает высокую ступень защиты системы воздействия от агресс lEHblx сред и ilo3 юляет применять изолятор для передачи сигналов в аппараты с высоким классом напряжения. 1 з. п. ф-лы, 3 ил. цию 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 оптотиристорами, 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 выполне1737521 на не меньшей чем электрическая прочность наружной поверхности изолятора.

На фиг. 1 изображен пример конкретного выполнения изолятора; на фиг. 2 — узел 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 "Вилад13", 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 оптотиристоров 9 собраны в параллель и выведены на нижний торец 12 изолятора при помощи контактных втулок 2, 3, Размещение этих 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 тиристорному ключу (см. фиг. 3) происходит следующим образом. Во время работы тиристорного ключа для управления (контроля) его элементами импульсы управления (контроля) из блоков системы управления, находящихся на потенциале земли, поступают на светоизлучающие устройства (светодиоды. лазеры), излучающие световую энергию. Эта энергия через волоконно-оптические световоды 4,1 воздействует íà оптотиристоры 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 имеетдлину 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 осу10

55 ществить 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 поверхность оболочки световодов и ее материал выполнены обеспечивающими хорошее адгезивное свойство с материалом литой изоляции, Например, поверхность стеклотекстолитового стержня подвергнута механической обработке, а материал оболочек световодов может быть подвергнут химической воздействию перед заливкой для обеспечения хорошей взаимной адгезии между элементами изоляционной системы.

Сборка устройства происходит следующим образом. К нижнему торцу стержня 7 прикрепляется контактная пластина с отверстиями, в которые устанавливаются оптотиристоры 9. Затем в гнезда оптотиристоров наконечниками вклеиваются световоды, при этом наконечники могут быть зафиксированы относительно корпуса оптотиристора при помощи компаунда "Вилад-13" путем установки на этом корпусе небольшой заливочной формы. После фиксации концов светозодов на оптотиристорах световоды укладываются в канавке гребня 6 винтовой поверхности стержня 7 с фиксацией световода в верхней, не заливаемой компаундом, части устройства.

Электромонтаж устройства заключается в подсоединении к катодной и анодной частям оптотиристоров проводников с контактными втулками 2, 3, В предлагаемом устройстве оптотиристоры 9 запараллелены. Могут быть выполнены и другие схемы соединения между собой, а также другими радиоэлементами. Собранная таким образом конструкция обезжиривается и устанавливается в заливочную форму, после чего производится заливка компаундом, полимеризация и выемка готового изделия из формы.

Эффективность предложенной конструкции заключается в том, что она обеспечивает надежную работу изолятора, так как исключается воздействие агрессивных сред на оптические элементы, обеспечивает гальваническую развязку цепей управления от более высоких потенциалов, чем в прототипе, при сохранении габаритов. Кроме того эффективность конструкции заключается в том, что помимо традиционной функции обеспечения электрической прочности ме>кду верхним и нижним торцами изолятора, 1737521 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, 5 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 изо10 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

15 изолятора на контактные. втулки.

2. Изолятор по и, 1,.о т л и ч а ю щ и йс я тем, что световоды уложены на гребне винтовой поверхности стержня.

1737521

Составитель В. Ярыш

Техред М.Моргентал

Корректор H. Король

Редактор Л. Народная

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

Заказ 1896 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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