Полупроводниковый вентильный блок

 

С. В. Покровский, Ю. Г. Петров, В Н- йМ Ф;.и,.Л у,-, ;"-;.„

Всесоюзный ордена Ленина и ордена. Оисгибщ ск()й" Рево электротехнический институт им. В. И:-" Ла@нйа4 а (72) Авторы изобретеиия (7! ) Заявитель (54) ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ БЛОК

Изобретение относится к электротехнике,в частности к выпрямительным усь ройствам, собираемым на основе лавин- ных таблеточных диодов, и может применяться в системах питания техцож гических установок.

Известен вентильный блок, содержащий последовательно соединенные таблеточные тиристоры, собранные в столбообразную конструкцию, причем тиристоры чередуются с охладителями „соединенными с тепловыми трубками, расположенными ортогонально оси вентильного бло ка. Для обеспечения механической и электрической развязки тепловых трубок и таблеточных тиристоров устройство снаб-. жено изолирующими вставками и элаотичными элементами, расположенными вдоль трактов отвода тепла 1 1 ° ю

Недостатком этого устройства явля ется низкая надежность трактов отвода тепла, содержащих изолирующие втулки и сильфоны, которые необходимо герме2 тизировать для обеспечения эффективной работы тепловых труб.

Кроме того, данное устройство характеризуетсц ограниченными функцнональ ными возможностями, позволяя собирауь— только вентильные плечи моста.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является выпрямительное устройство, содержащее носледовательно соединенные таблеточные вен» тили, которые собраны в столбообразную конструкцию, чередуясь с охладителями. Крепежный каркас устройства содержит изолируквцие фланцы, стянутые шпильками, между фланцами расположена сборка из таблеточных вентилей и охладит - лей, механическое усилие вдоль которой формируется стяжным винтом, расположеннымна одном фланце вдоль оси системы. Охладители выполнены в виде полых проводящих дисков, в которые поотуцает охлаждающая жидкость через патрубки, расположенные параллельно оси устройсгва 2 ) .

10

3 .. 98

Недостатками данного устройства являются сложность электрической развязки патрубков с охлаждающей жидкостью и вентильноф сборки, ограничение функций возможностью последовательно-согласного включения вентилей и необходимость непрерывной прокачки охлаждающей жидкости для объема тепловых по. терь мощности.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства путем формирования разных схем выпрямления в единой столбовой конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в вентильном блоке, содержащем цепочку таблеточных вентилей, которые собраны чередуясь с полыми дисковыми охладителями в крепежном каркасе, состояшем из изолирующих фланцев, стяжных втулок и прижимного винта, он снабжен П-образными электропроводяшими тепловыми трубками, соединенными с по; лыми дисковыми охладителями, цепочка вентилей разбита на группы, содержащие четное число элементов и включенные встречно; а тепловые трубки соединены с дисковыми охладителями, расположенными между униполярными электродами таблеточных вентилей.

Вентильный блок дополнительно снабжен линейными тепловыми трубками, соединенными с дисковыми охладителями средних точек каждой группы вентилей и расположенными в одной плоскости.

Цепочка таблеточных вентилей может быть расположена в горизонтальной плоскости, линейные тепловые трубки установлены вертикально, а плоскости П-. образных тепловых трубок расположены справа и слева от плоскости линейных трубок под углом 60

Блок может быть снабжен набором тарельчатых пружин, расположенных между изолирующим фланцем и крайним дисковым охладителем, На фиг. 1 изображена конструкция вентильного блока; на фиг, 2 — принципиальная электрическая схема устройства.

Устройство содержит таблеточные вентили 1, чередующиеся с полыми дисковыми охладителями 2, стянутые изолируюшими фланцами 3 с помощью стяжных втулок 4, прижимного винта 5 и набора тарельчатых пружин 6 с указате, лем давления 7. П-образные тепловые трубки 8 заполнены теплоносителем и снабжены фитилем 9. Трубки содержат

М19 4 зону испарения теплоносителя 10, совпадающую с полостью дискового охладителя и зону конденсации 11. Аналогично выполнены линейные тепловые трубки

12. Цепочка вентилей выполнена в виде групп 13 с четным количеством элементов. Линейные тепловые трубки соединены с дисковыми охладителями средних точек 14 каждой группы вентилей.

Вентильный блок является модулем 15 каскадного мостового выпрямителя 16.

Устрбйство работает следующим образом.

Вентильный блок фиксируется в гори зонтальном положении (осчованием вдоль линии А-А) в кожухе с жидким диэлек-, триком. С помощью прижимного винта

5 и набора тарельчатых пружин 6 устанавливается механическое- усилие, регистрируемое указателем 7, которое обеспечивает заданный уровень теплового сопротивления вдоль системы таблеточных вентилей 1 и дисковых охладителей 2. Электропроводяшие П-образные тепловые трубки 8 образуют электрические полюса модуля выпрямительного моста, с помощью которых осуществляется переход к каскаду 16. Линейные тепловые трубки 12 совмещают функции электрических фазовых вводов в вентильный блок. Поэтому при работе устройства обеспечивается двустороннее охлаждение каждого таблеточного, вентиля системой тепловых трубок, являющихся одновременно элемен3$ тами электрической шинковки моста (на фиг. 2 приведен вариант трехфазной мостовой схемы). По достижении определенной температуры тепловых перехо

40 дов между таблеточными вентилями 1 и дисковыми охлалителями 2 происходит автоматический запуск тепловых труб 8 и 12. В зоне 10 непосредственно примыкающей к основаниям таблеточных вентилей, происходит испарение теплоноси45 теля, который, проходя среднюю адиабатную область трубки, конденсируется в трубочной полости 11. Образовавшийся конденсат по фитилю 9 возвращается действием капиллярных сил в зону испарения 10 и рабочий цикл каждой тепловой трубы замыкается. Пространственное расположение тепловых трубок решает

1 две задачи: электрическую развязку. поаосов моста и фазовых вводов и оптимальное использование свойств жидкого диэлектрика, служащего для отвода тепла от внешней поверхности тепловых трубок.

19 d лейрередующихся с полыми дисковыми охладителями в крепежном каркасе из . изолирующих фланцев, стяжных втулок н прижимного винта, о т л и ч а ю m и й» с я тем, что, с целью йовышения надежности и расширения функциональных возможностей путем формирования разных схем выпрямления в единой столбовой конструкции, он снабжен П-образными электропроводящими тепловыми трубками, соединенными с полыми дисковыми . охладнтелями, пеночка вентилей разбита;, на группы, содержащие четное число элементов и включенные встречно, а указанные

;тепловые трубки соединены с дисковыми охладителями, рнсноложеннымн между униполярными электродами таблеточных вентилей.

2. Блок по п.1, о т л и ч а ю m и йс я тем, что, он дополнительно снабжен линейными тепловыми трубками, соединенными с.дисковыми охладителямй средних точек каждой группы вентилей и раоположенными в одной плоскости.

3. Блок по пц. 1 и 2, о т л и ч а ю шийся тем, что цепочка таблеточных вентилей расположена в горизонтальной плоскости, линейные тепловые труб» кн установлены вертикально, а плоскости П-образных тепловых трубок расположе ны справа и слева от цлоскости линейных трубок под углом 60о.

4.Блокпопп. 1-3 отличаюш и и с я тем, что он дополнительно

1 . снабжен набором тарельчатых пружин, расположенным между изолирующим фланцем и крайним дисковым охладнтелем.

Источники информации, принятые во внивашие при экспертизе

1. Патент ФРГ N 2417031, кл. Н 01 .4 23/40, 1974.

2. Патент ФРГ 34 1564694, кл 21 g 14/31, 1966.

5 9896

Корпус каждой тепловой трубы выполняется из меди, в качестве теплоносителя может использоваться вода, метиловый спирт или фреон-11. Фитиль может со-бираться на основе керамического воловна или саржевой ткани. Благодаря свойству тепловых трубок обеспечивать изотермические характеристики охлаждае» мых поверхностей и попарному объединения тепловых потоков от таблеточных 30 вентилей достигается компенсация термоупругих напряжений вдоль всей структуры вентильиого блока» Поэтому введение набора тарельчатых пружин 6, раоположенного между изолирующим фланцем >

3 и крайним дисковым охладителем обеспечивает пропорциональность продоль. ного механического усилия и распределенного теплового сопротивления устройства, что повышает надежность в условиях длительной эксплуатации.

Положительный эффект от .применения данного изобретения обусловлен расширением функциональных возможностей столбовой конструкции вентильного блока путем формирования разных схем выи рямления, обеспечивающих совместное решение задач электрической развязки; сложных каскадных выпрямителей и эффективного отбора тепла с двух сторон М каждого таблеточного вентиля. Одновременно повышается надежность устройства в режимах, когда меняется величина на.— грузочного тока и уровень потерь в таблеточных BBHTHJBKx, благодаря коь&» 3ф пенсации термоупругих напряжений.

Эти особенности позволяют применять вентильный блок в источниках питанию, электрона< -,пучевых технологических ус- тановок. 40

Формула изобретения

Полупроводниковый вентильный блок, содержащий цепочку таблеточных вентиСоставитель Н. Нестеренко

Редактор А. Долинич Текред И.Гайду Корректор С» Шекмар

Заказ 11138/71 Тира)к 701 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам нзобретений и открытий

113038, Москва, Ж-35, Раушская наб„д. 4/5

Филиал ППП Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4