БЛОК СИЛОВОЙ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ

Предлагаемый силовой высоковольтный блок относится к области электротехники и может быть использован в различных силовых полупроводниковых устройствах: выпрямителях, инверторах, преобразователях частоты, коммутаторах и т.п.
Известны силовые полупроводниковые устройства [1] в высоковольтном пускорегулирующем устройстве по патенту на полезную модель №28573. Устройство содержит силовые блоки из соединенных последовательно и параллельно тиристоров прижимной конструкции.
Недостатками данного устройства являются:
- технологическая сложность выполнения прижимного устройства отдельно для каждого из четырех тиристоров, установленных на одном охладителе;
- отсутствие контроля величины прижимного усилия.
Наиболее близким к заявляемому силовому высоковольтному блоку по технической сущности является силовой блок по патенту на полезную модель №37442 [2], содержащий последовательно соединенные полупроводниковые приборы и охладители, изоляторы, нажимное устройство, состоящее, по крайней мере, из пружинящего элемента и натяжных элементов, опорные пластины, элементы крепления, упорный шарикоподшипник, а также дополнительно пластины, одну - над пружинящим элементом, другую - над натяжными элементами.
Недостатками такого силового высоковольтного блока являются:
а) необходимость иметь изоляторы, выдерживающие усилие сжатия, достигающее для некоторых типов полупроводниковых приборов порядка 10 тонн (100 кН), что вызывает удорожание конструкции блока, увеличение его габаритов и массы;
б) необходимость иметь изоляторы со строго параллельными поверхностями, которых, как правило, практически не бывает, из-за чего приходится изготавливать стальные пластины, приклеиваемые с обеих сторон к изоляторам, а затем специально обрабатываемые для получения достаточной параллельности, что усложняет конструкцию и повышает трудоемкость изготовления;
в) трудоемкость и сложность выполнения сжатия полупроводниковых приборов с заданным усилием по следующим причинам:
- необходимость предварительного определения размера (толщины) набора тарельчатых пружин пружинящего элемента при заданном усилии;
- преодоление больших усилий трения в резьбовом соединении между натяжными элементами и шпилькой при выполнении сжатия силового высоковольтного блока поворотом натяжных элементов относительно шпильки, так как упорный шарикоподшипник в заявленном прототипе уменьшает усилие трения только между натяжными элементами и расположенной над ними пластиной;
- отсутствие эффективного способа удерживать в неподвижном состоянии шпильку при затяжке силового высоковольтного блока поворотом натяжных элементов по резьбовому соединению со шпилькой;
- необходимость в процессе затяжки силового высоковольтного блока неоднократно контролировать расстояние между верхней опорной пластиной и пластиной (контролировать толщину набора тарельчатых пружин).
Технический результат - снижение трудоемкости изготовления и сборки блока силового высоковольтного, повышение его надежности, упрощение конструкции и обслуживания при эксплуатации.
Достигается технический результат тем, что блок силовой высоковольтный, содержащий последовательно соединенные полупроводниковые приборы и охладители, нажимное устройство, состоящее, по крайней мере, из пружинящего элемента и промежуточной пластины, опорную пластину, элементы крепления, дополнительно содержит в нажимном устройстве нажимную пластину, упорный элемент и фиксирующий элемент, при чем последний обеспечивает фиксацию предварительно сжатого с нормированным усилием пружинящего элемента, а упорный элемент выполнен с основанием для упора пружинящего элемента с одной стороны и резьбовым соединением для установки фиксирующего элемента с другой, при этом в нажимной пластине дополнительно выполнены, по крайней мере, два отверстия, на основании упорного элемента установлена промежуточная пластина, а центрирующие элементы расположены: один - над опорной пластиной, а другой - под нажимным устройством.
Сущность предлагаемого технического решения заключается в том, что выполнение нажимного устройства заявляемой конструкции позволяет зафиксировать предварительно сжатый с заданным нормированным усилием пружинящий элемент фиксирующим элементом, установить в таком виде в силовой высоковольтный блок и закрепить элементами крепления с последующим снятием фиксации, что обеспечивает простоту и легкость монтажа и демонтажа силового блока без необходимости преодолевать значительные силы трения для создания требуемого нажимного усилия при сборке силового высоковольтного блока, уменьшение его массогабаритных показателей.
На фиг.1,2 приведена конструкция блока силового высоковольтного, где приняты следующие обозначения:
1 - силовые полупроводниковые приборы;
2 - охладители;
3 - нажимное устройство;
4 - опорная пластина;
5 - нажимная пластина;
6, 7 - центрирующие элементы;
8, 9 - элементы крепления;
10 - пружинящий элемент;
11 - упорный элемент;
12 - фиксирующий элемент;
13 - промежуточная пластина;
14, 15-отверстия.
Блок силовой высоковольтный состоит из последовательно соединенных силовых полупроводниковых приборов 1, каждый из которых размещен между охладителями 2, нажимного устройства 3, в состав которого входят нажимная пластина 5, пружинящий элемент 10, промежуточная пластина 13, упорный элемент 11 и фиксирующий элемент 12, опорной пластины 4, центрирующих элементов 6, 7, один из которых находится над опорной пластиной 4, а другой - под нажимным устройством 3, закрепленных элементами крепления 8, 9.
Нажимное устройство (фиг.3) содержит пружинящий элемент 10, нажимную пластину 5, в которой дополнительно выполнены, по крайней мере, два отверстия 14, 15, упорный элемент 11 с основанием для упора пружинящего элемента 10 с одной стороны и резьбовым соединением для установки фиксирующего элемента 12 с другой стороны, при чем упорный элемент 11 во взаимодействии с фиксирующим элементом 12 обеспечивают фиксацию предварительно сжатого между упорным элементом 11 и нажимной пластиной 5 пружинящего элемента 10 с нормированным для полупроводниковых элементов 1 усилием, а на основании упорного элемента 11 установлена промежуточная пластина 13.
Центрирующими элементами 6, 7 обеспечивается точность установки элементов блока силового высоковольтного относительно его центральной оси, а также распределение усилия сжатия по всей площади поверхности тиристоров.
После установки всех элементов в блок силовой высоковольтный элементами крепления 8, 9 поджимаются опорная пластина 4 и нажимная пластина 5 до ослабления фиксирующего элемента 12 на упорном элементе 11. В результате нормированное определенным усилием
сжатие нажимного устройства 3 переносится на полупроводниковые приборы 1 и охладители 2 блока силового высоковольтного. Выведенный из работы фиксирующий элемент 12 переводится в положение, обеспечивающее свободный ход упорного элемента 11 с целью компенсации температурных изменений размеров элементов блока силового высоковольтного.
В нажимной пластине 5 дополнительно выполнены отверстия 14, 15 для обеспечения контроля за необходимым усилием сжатия нажимного элемента 3, а следовательно, и блока силового высоковольтного, по степени сжатия пружинящего элемента 10 путем измерения расстояния В (фиг.3) от поверхности промежуточной пластины 13 до поверхности нажимной пластины 5 через отверстия 14, 15 в нажимной пластине 5. Этим обеспечивается удобство и простота контроля степени сжатия как отдельно взятого нажимного элемента 3, так и установленного в состав собранного блока силового высоковольтного.
Источники информации
1. Свидетельство на полезную модель №28573, 7 Н 02 Р 5/00, 2003. БИ №9.
2. Свидетельство на полезную модель №37442, 7 Н 02 М 1/088, 2004. БИ №11.