УСТРОЙСТВО НАГРЕВА СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРОВ

Полезная модель относится к электротехнике и может быть использована при температурных испытаниях силовых полупроводниковых приборов.
Известно устройство для термостабилизации силовых полупроводниковых приборов, содержащее датчик температуры, усилитель, дифференциатор, сумматор, компаратор, исполнительный элемент (Гамаюнов А.В., Гармашов А.В. Устройство для термостабилизации силовых полупроводниковых приборов // Применение полупроводниковой техники в устройствах электрических железных дорог: Сб.тр. ЛИИЖТа; Под ред. А.Т.Буркова. - ЛИИЖТ-СПб., 1985. - С.68-70).
Известно также устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов, содержащее теплопроводящее тело в виде барабана с каналами, поворотный стол, нагреватели, электромагнит (RU №49279, G01R 31/26, бюл. №31, 10.11.05).
Недостатком известных устройств является то, что они имеют большое время нагрева до рабочей температуры испытаний и не обеспечивают равномерного нагрева силовых полупроводниковых приборов в короткие промежутки времени.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству нагрева силовых полупроводниковых приборов является выбранное в качестве прототипа устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов, содержащее поворотный стол, теплопроводящее тело в форме барабана, вертикальные цилиндрические каналы с расширением в верхней части, подвижный поршень с гнездом для установки силовых полупроводниковых приборов, нагреватели, металлические шарики (RU №31454, G01R 31/26, бюл. №22, 10.08.03).
Недостатком известного устройства является невозможность обеспечения равномерного нагрева силовых полупроводниковых приборов.
Задачей полезной модели является повышение производительности труда и равномерности прогрева полупроводниковой структуры силовых полупроводниковых приборов за счет повышения скорости и равномерности прогрева основного теплоносителя.
Для достижения указанного технического результата устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов, содержащее теплопроводящее тело в виде барабана с каналами, между которыми расположены нагреватели, поворотный стол, на котором расположено теплопроводящее тело, в каждом вертикальном цилиндрическом канале с расширением в верхней части находится подвижный поршень с гнездом для установки силовых полупроводниковых приборов, соединенный с электродвигателем в нижней части канала, вход электродвигателя соединен с первым выводом источника питания, расположенным в нижней части теплопроводящего тела, нагреватели расположены в теплопроводящем теле между каналами и соединены входами с другими выводами источника питания, основной теплоноситель, расположенный внутри теплопроводящего тела, дополнительные тепловоды - металлические шарики, расположенные внутри каналов, содержит трубы, установленные внутри теплопроводящего тела, дополнительный резервуар для основного теплоносителя, расположенный внутри теплопроводящего тела, электрический насос для перемешивания основного теплоносителя, находящийся в дополнительном резервуаре для основного теплоносителя, первый вывод которого соединен с одним из свободных выводов источника питания, обратный клапан, установленный внутри трубы, вывод которого соединен с вторым выводом электрического насоса, блок управления, расположенный с наружной стороны барабана, первый вход которого соединен с другим из свободных выводов источника питания, а выходы соединены с входами нагревателей, измерительные датчики температуры, расположенные внутри теплопроводящего тела между нагревателями, и соединенные своими выводами со свободными входами блока управления.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов отличается наличием новых блоков: дополнительным резервуаром для основного теплоносителя, электрическим насосом для перемешивания основного теплоносителя, трубами для основного теплоносителя, обратным клапаном для основного теплоносителя, блоком управления, дополнительными выводами, датчиками температуры.
На фиг.1 показана схема устройства нагрева силовых полупроводниковых приборов. На фиг.2 показана схема обратного клапана для основного теплоносителя.
Устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов (фиг.1) содержит поворотный стол 1, на котором закреплено теплопроводящее тело в виде барабана 2 с вертикальными цилиндрическими каналами 3 с расширением в верхней части, в вертикальных цилиндрических каналах 3 находятся подвижные поршни 4, перемещающиеся с помощью электродвигателя 5, который соединен с источником питания 6, а также гнезда 7 для крепления силовых полупроводниковых приборов, нагреватели 8, расположенные вертикально между каналами 3 и соединенные своими входами с выводами источника питания 6, основной теплоноситель 9, находящийся внутри барабана 2 между каналами 3, дополнительные тепловоды - металлические шарики 10, трубы 11, установленные внутри теплопроводящего тела в виде барабана 2, дополнительный резервуар 12 для основного теплоносителя 9, расположенный внутри теплопроводящего тела в виде барабана 2, электрический насос 13 для перемешивания основного теплоносителя 9, находящийся в дополнительном резервуаре 12, обратный клапан 14, установленный внутри трубы 11, блок управления 15, расположенный с наружной стороны барабана 2, измерительные датчики температуры 16, расположенные внутри теплопроводящего тела между нагревателями 8.
Перед началом испытаний силовых полупроводниковых приборов металлические шарики 10 засыпаются внутрь каналов 3, и осуществляется предварительный разогрев с помощью нагревателей 8 основного теплоносителя 9 и металлических шариков 10 соответственно. Входы нагревателей 8 соединены с выводами источника питания 6.
С помощью поворотного стола 1 барабан 2 с каналами 3 поворачивается по окружности. Количество каналов 3 зависит от марки испытуемых силовых полупроводниковых приборов.
В начале процесса нагрева силовых полупроводниковых приборов подвижный поршень 4 с помощью электродвигателя 5 приводится в движение и поднимается на верх канала 3. В гнездо 7 загружается холодный силовой полупроводниковый прибор и с помощью подвижного поршня 4, приводимого в движение электродвигателем 5 опускается на дно канала 3. Вход электродвигателя 5 соединен с первым выводом источника питания 6. Тепловоды - металлические шарики 10 сами засыпаются поверх испытуемого полупроводникового прибора за счет конструкции канала 3 - расширения в верхней части.
Применение тепловодов - металлических шариков 10 обеспечивает контактный нагрев силовых полупроводниковых приборов и позволяет решить проблему равномерного нагрева полупроводниковой структуры силового полупроводникового прибора за счет исключения теплоотвода, В качестве основного теплоносителя 9 возможно применять не только трансформаторное масло, но и другие масла, с теплофизическими характеристиками, удовлетворяющими требуемой температуре нагрева полупроводниковой структуры, например, масло GLITERM 30.
Электрический насос 13, блок управления 15 (например, «блок управления нагревом с регулировкой» Справочник по контрольно-измерительным приборам, автоматике и клапанам. 2010IV с.1, фирма «АРК Энергосервис») соединены с выводами источника питания 6.
Датчик температуры 16 производит измерение температуры в основном теплоносителе 9 и выдает сигнал на включение или отключение нагревателей 8. В качестве измерительных датчиков температуры 16 можно применять термопары (например, термопара ТХК с диапазоном измерения от минус 200 до плюс 800°С, Каталог Продукции-2008 л. 81-82, ОАО Владимирский завод «Эталон»).
Для уменьшения времени нагрева основного теплоносителя 9 включается электрический насос 13 в дополнительном резервуаре 12 для основного теплоносителя 9 и открывается обратный клапан 14 в трубах 11 (см. фиг.2), расположенных внутри теплопроводящего тела в виде барабана 2. При этом постоянно осуществляется дополнительное перемешивание основного теплоносителя 9. При открытом обратном клапане 14 основной теплоноситель 9 с верхнего слоя теплопроводящего тела 2 переносится сначала в дополнительный резервуар 12 для основного теплоносителя 9, а потом в нижний слой. С помощью этого достигается равномерный нагрев как основного теплоносителя 9, так и тепловодов - металлических шариков 10 соответственно.
По сравнению с прототипом заявляемое устройство обеспечивает более равномерный нагрев полупроводниковой структуры силовых полупроводниковых приборов и позволяет сократить время испытаний.