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, суммасс тор, 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).
Недостатком данного устройства является то, что оно имеет большое время нагрева до рабочей температуры испытаний и не обеспечивает равномерного нагрева силовых полупроводниковых приборов в короткие промежутки времени.
Известно также устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов, содержащее теплопроводящее тело в виде барабана с каналами, нагреватели, поворотный стол, подвижный поршень с гнездом для установки силовых полупроводниковых приборов, электродвигатель, источник питания, трансформаторное масло, металлические шарики. (RU №31454, G01R 31/26, бюл. №22, 10.08.2003.).
Недостатком данного устройства является то, что оно не обеспечивает стабилизацию температуры нагрева силовых полупроводниковых приборов.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству нагрева силовых полупроводниковых приборов является выбранное в качестве прототипа устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов, содержащее теплопроводящее тело в виде барабана с каналами, нагреватели, поворотный стол, подвижный поршень с гнездом для установки силовых полупроводниковых приборов, электродвигатель, источник питания, нагреватели, основный теплоноситель, дополнительные тепловоды - металлические шарики, трубы, дополнительный резервуар для теплоносителя, электрический насос, блок управления, измерительные датчики температуры (RU №100288, G01R 31/26, бюл. №34,10.12.10).
Недостатком известного устройства является сложность конструкции за счет применения в качестве основного теплоносителя трансформаторного (минерального) масла.
Задачей полезной модели является повышение производительности труда и равномерности прогрева полупроводниковой структуры силовых полупроводниковых приборов за счет уменьшения времени нагрева 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 и соединены входами с другими выводами источника питания, основной теплоноситель, расположенный внутри теплопроводящего тела, дополнительные тепловоды - металлические шарики, расположенные внутри каналов, блок управления, расположенный снаружи барабана, первый вывод которого соединен с одним из свободных выводов источника питания, другие выводы которого соединены с входами нагревателей, измерительные датчики температуры, расположенные внутри теплопроводящего тела между нагревателями, и соединенные своими выводами со свободными выводами блока управления, снабжено датчиком уровня основного теплоносителя, расположенным с наружной стороны теплопроводящего тела, первый и второй выводы которого расположены внутри основного теплоносителя, регулятором давления, вход которого расположен внутри теплопроводящего тела, а выход - снаружи теплопроводящего тела, причем теплопроводящее тело выполнено с отверстием с крышкой в верхней части, нагреватели в теплопроводящем теле расположены горизонтально, а в качестве основного теплоносителя используется вода.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов отличается наличием новых блоков: регулятором давления, датчиком уровня теплоносителя, дополнительными выводами, видом основного теплоносителя, расположением нагревателей, отверстием с крышкой в теплопроводящем теле в виде барабана.
На фигуре показана схема устройства нагрева силовых полупроводниковых приборов. Устройство нагрева силовых полупроводниковых приборов содержит поворотный стол 1, на котором закреплено теплопроводящее тело 2 в виде барабана 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 механически соединен с источником питания 6, а также гнезда 7 для крепления силовых полупроводниковых приборов, нагреватели 8, расположенные горизонтально между каналами 3 и соединенные своими входами с выводами источника питания 6, основной теплоноситель 9, находящийся внутри теплопроводящего тела 2 между каналами 3, тепловоды -металлические шарики 10, блок управления 11, расположенный с наружной стороны теплопроводящего тела 2, первый вход которого соединен с другим из свободных выводов источника питания 6, а выходы соединены с входами нагревателей 8, расположенных в теплопроводящем теле 2 горизонтально, измерительные датчики температуры 12, расположенные внутри теплопроводящего тела между нагревателями 8, датчик уровня 13 основного теплоносителя 9, расположенный с наружной стороны теплопроводящего тела 2, первый и второй выводы которого находятся внутри основного теплоносителя 9, регулятор давления 14, вход которого расположен в теплопроводящем теле 2, а выход снаружи теплопроводящего тела 2, отверстие с крышкой 15 для доливки воды, расположенное в верхней части теплопроводящего тела 2.
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 тепловодов 10 соответственно. Входы нагревателей 8 соединены с выводами источника питания 6.
Для нагрева основного теплоносителя 9 включаются нагреватели 8, расположенные горизонтально внутри теплопроводящего тела 2.
В качестве основного теплоносителя 9 применяется водопроводная вода, которая при нагреве превращается из жидкого состояния в парообразное в герметичном теплопроводящем теле 2. С увеличением температуры нагрева воды возрастает давление водяного пара, и тем самым осуществляется нагрев тепловодов 10.
Блок управления 11 (например, «блок управления нагревом с регулировкой» фирмы «АРК Энергосервис»») соединен с выводами источника питания 6. В состав блока управления 11 нагревателями входит измеритель-регулятор, производящий измерение температуры в основном теплоносителе 9 и выдающий сигнал на включение или отключение нагревателей 8. В качестве измерительных датчиков температуры 12 можно применять термопары (например, термопара TXK(L) с диапазоном измерения от минус 200 до плюс 800°С).
Датчик уровня 13 основного теплоносителя 9 (например, датчик уровня воды типа ВМ4012), расположенный с наружной стороны теплопроводящего тела 2, первый и второй выводы которого находятся внутри основного теплоносителя 9 контролирует уровень основного теплоносителя 9 и защищает от перегорания нагреватели 8. Датчик уровня 13 основного теплоносителя 9 срабатывает в виде звукового сигнала при уровне основного теплоносителя 9 ниже требуемого объема для нормальной работы устройства.
Регулятор давления 14 (например, регулятор давления РДС-НО(НЗ)) служит для контроля давления водяного пара внутри теплопроводящего тела 2.
С помощью отверстия с крышкой 15 в верхней части теплопроводящего тела 2 пополняется объем основного теплоносителя 9.
С помощью поворотного стола 1 теплопроводящее тело 2 в виде барабана 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 наверх 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 применена водопроводная вода, но возможно применение дистиллированной воды.
Экспериментальные исследования заявляемого устройства нагрева силовых полупроводниковых приборов показали, что по сравнению с прототипом заявляемое устройство обеспечивает быстрый и равномерный нагрев полупроводниковой структуры силовых полупроводниковых приборов, и позволяет повысить производительность труда при испытаниях силовых полупроводниковых приборов за счет уменьшения времени нагрева с помощью применения дополнительных блоков и использования в качестве основного теплоносителя - воды.