www.chms.ru - вывоз мусора в Балашихе 

Динамо-машины  Конструирование преобразователей, силовые полупроводниковые приборы 

1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37

Цена

ОсГщая цена


OdcMi/живание, ремонт

ИзготоВленссе

На дежность

Рис. 7. Зависимость между надежностью и тремя составляющими цены оборудования:

- минима11Ы1ая цеиа; ЭН - экономически оптимальная надежность

тел ей не выпускают даже крупнейшие фирмы мира. Преобразователи средней мощности выпускаются десятками и сотнями штук, а мощные преобразователи являются типичными изделиями единичного производства.

Силовые полупроводниковые преобразователи состоят из большого числа элементов. Чтобы использовать преимущества серийного производства даже при изготовлении преобразователей единичной номенклатуры, необходимо конструировать эти преобразователи из нормализованных, серийно выпускаемых узлов, причем так, чтобы трудоемкость изготовления этих преобразователей была минимальной.

Унификация узлов преобразователей должна производиться на основе конструктивного анализа, который должен выявить группы узлов, повторяющихся во многих типах преобразователей. Техническая документация на унифицированные узлы оформляется в виде каталогов, которыми руководствуются конструкторы преобразователей.

В литературе имеются указания на то, что доля влияния конструкторов и технологов на стоимость материалов в изделии составляет до 80%, на трудоемкость до 60%, а на накладные расходы до 20%. В конструкции и технологии находится центр тяжести рационализации производства, ценообразования и формирования потребительской ценности новых изделий.

Использование новых нетрадиционных конструкций и технологий может дать значительный эффект и в области, силовых полупроводниковых преобразователей. Проблемы рационализации их производства можно разделить на общие и специфические. К общим проблемам можно отнести выбор материалов и технологии их обработки. Специфическими являются проблемы, касающиеся конкретно силовых полупроводниковых преобразователей. Они сосредоточиваются на размещении силовых полупроводниковых элементов, на выборе решения цепей управления и их связи с силовыми цепями. Сюда же относится выбор конструкции защиты, охлаждения, а также обеспечение доступности узлов преобразователя для обслуживания и ремонта.

Выбор материалов и расчет конструкционных и токоведущих частей зависит от их механической и электрической нагрузки. Электроизоляционные материалы обычно несут комбинированную нагрузку: электрическую и механическую. Если исходя из механического расчета они получаются излишне объемными, используется их армирование или профилирование.

Для конструктора очень важно, чтобы он изучал цены материалов, которые намерен использовать в изделии. Речь идет не об общих ценах отдельных видов материалов в виде сырья, а о конкретных ценах металлоизделий, крепежных деталей с соответствующим покрытием, пластмассовых прессованных деталей, а также о зависимости этих цен от объема закупок у изготовителя. При laquo;подлимитном raquo; количестве изделий в закупаемой партии цены на изделия часто резко возрастают, и это может существенно повлиять на окончательную калькуляцию цен.

Если конструктор определяет форму изделия, то технолог отвечает за выбор способа его изготовления. Однако эти функции ни в коем случае нельзя изолировать друг от друга. Уже при выборе формы детали конструктор должен задумываться о технологии ее изготовления и сотрудничать с технологом при определении наиболее рациональной формы, способа крепления и соединения деталей и вида их защитного покрытия. Поэтому конструктор должен иметь представление о стоимости и трудоемкости отдельных технологических операций и станочном парке, который имеется в производственных цехах.

Известно, что с точки зрения расхода материала и трудоемкости самой дорогой операцией обработки является обработка резанием. При изготовлении силовых полупроводниковых преобразователей ее можно практически полностью исключить, нет также нужды ни в каких токарных или фрезерных точных - работах. Неизбежно лишь изготовление отверстий с резьбой для резьбового соединения полупроводниковых элементов с охладителями и отверстий в различных конструктивных деталях для болтов, заклепок, проводов и т. п.

При серийном изготовлении деталей из листового металла самым дешевым.и.удобным является холодная штамповка. При производстве унифицированных преобразователей с небольшим числом различных видов конструктивных узлов изготовление приспособлений и оправок быстро окупается. Отверстия для болтов также могут изготавливаться штамповкой. Некоторые детали могут крепиться к листовым панелям с помощью самонарезающих винтов, причем для уменьшения трудоемкости сборки следует использовать винты с крестообразным шлицем.

Часто приходится сталкиваться с проблемой изготовления отверстий большого размера в листовых деталях шкафа,




например, для измерительных приборов, рычагов управления и т. п., особенно когда эти отверстия располагаются далеко от края листа. В этих случаях хорошую службу может сослужить ручное или гидравлическое приспособление, рабочая часть которого схематически показана на рис. 8. С помощью этого приспособления можно выдавить в листе ioлшинoй до 3 мм круглые и квадратные отверстия диаметром 100 мм и Рис. 8. Приспособление q g сначала высверливается

для выпрессовки отверс-

тий в металлическом ли- отверстие ДЛЯ прохода болта. Болт с сте: матрицей устанавливаются с одной сто-

/ болт; 2 пуансон с резь- ронЫ ЛИСТа, а ОСТрЫЙ ПуанСОН С рСЗЬ-ои; . матрица - ДРуГОЙ СТОрОНЫ. ПоВОраЧИВаЯ

головку болта с помощью ключа, пуансоном вырезают в листе нужное отверстие. Это приспособление очень удобно при мелкосерийном и единичном производстве, типичном для силовых полупроводниковых преобразователей.

Защитные и декоративные покрытия должны соответствовать атмосферным условиям, специальным требованиям заказчика и требованиям эстетики (дизайна). Как правило, в течение всего срока службы защитные покрытия внутренних поверхностей не восстанавливаются, поэтому они должны выдерживать весь установленный срок службы преобразователя. Проект внешнего эстетического оформления является непременной составной частью проекта преобразователя, и ему следует уделять профессиональное внимание.

г лава 3

ЭЛЕМЕНТЫ И УЗЛЫ СИЛОВЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ

3.1. СИЛОВЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ПРИБОРЫ И БЛОКИ

Приборы являются основными элементами силовых полупроводниковых преобразователей. К ним относятся силовые диоды, тиристоры и транзисторы. Разновидности этих основных приборов - симметричные тиристоры (триаки), запираемые тиристоры, оптотиристоры и т. д.

Силовые полупроводниковые диоды чехословацкого производства выпускаются на токи от 16 до 2000 А и на напряжение

ОТ 100 до 5000 В. В странах мира выпускаются специальные диоды на ток до 8000 А.

Тиристоры выпускаются на ток от 16 до 1600 А и напряжение от 100 до 3000 В. Параметры зарубежных тиристоров достигают 2500 А и 4000 В.

Силовые транзисторы являются новейшими силовыми полупроводниковыми приборами. Во многих схемах, особенно там, где необходимо прерывать постоянный ток, их применение выгодно благодаря свойству транзисторов прерывать главную цепь с помощью управляющей цепи, которого тиристоры принципиально не имеют.

По конструкции корпуса силовые полупроводниковые приборы делятся на:

приборы со штыревым корпусом:

приборы с плоским фланцем и одним гибким выводом;

приборы таблеточные;

модули полупроводниковые интегральные.

Приборы со штыревым корпусом имеют фланец, снабженный цилиндрическим штырем с резьбой. Этот корпус образует один электрод, обычно анод. У диодов изменение полярности не является проблемой, поэтому диоды часто поставляются в обоих исполнениях по направлению проводимости. У тиристоров создает проблему обеспечение вывода управляющего электрода, поэтому корпус всегда является анодом. Второй электрод такого прибора выводится через изолятор, обычно керамический, в виде жесткого или гибкого вывода с соединительным наконечником. Управляющий элекгрод и дополнительный вывод катода (для управляющего сигнала) выводятся возле катода в виде тонких гибких проводов с соединительными наконечниками или пружинными зажимами.

На рис. 9 схематически показаны устройство силовых полупроводниковых приборов со штыревым корпусом и их усзюв-- ные графические изображения в электрических схемах.

Пример конструкции диодов со штыревым корпусом шведской фирмы ASEA на 300 и 330 А показан на рис. 10. На рис. 11--штыревой тиристор фирмы Semikron (ФРГ) на 80 А.

Конструкция приборов с плоским фланцем и гибким выводом похожа, на конструкцию приборов со штыревым корпусом, однако в ней отсутствует цилиндрический штырь с резьбой. Фланец, как правило, имеет форму квадрата, в углах которого имеются отверстия для крепежных винтов. Пример такого фланцевого тиристора фирмы AEI (Великобритания) на 250 А показан на рис. 12.

Таблеточные приборы имеют почти симметричную конструкцию. Кремниевая пластинка в них помещена между массивными медными дисками, скрепленными по окружности керамическим изолятором. Между кремниевой пластинкой и



к (А)

Пластинка


Пластинка


6 gt;ч


-о 6



Рис. 9. Схема конструкции, структуры и условные графические обозначения диода (а), тиристора (о) и силового транзистора в штьфевом корпусе (в)

медными электродами находятся молибденовые прокладки. В отличие от предыдущих исполнений таблеточные тиристоры и диоды на большие токи не имеют собственных устройств, обеспечивающих прижатие контактных поверхностей, и это прижатие необходимо обеспечивать внешним устройством сжатия. Необходимое усилие составляет от тысяч до десятков тысяч ньютон. Пример конструкции таблеточного тиристора фирмы Semikron (ФРГ) показан на рис. 13, схематический разрез тиристора фирмы ASEA на рис. 14.

Таблеточный тиристор фирмы Semikron (ФРГ) типа SKT 1000, показанный на рис. 15, имеет внешний диаметр 66 мм, а допустимое значение среднего тока равно 1000 А. Максималь-44



Рис 10. Диоды фирмы ASEA в штыревом корпусе 300 и 330 А

Рис. 11 Тиристор фирмы Semikron на 80 А в штыревом корпусе с плоскими упругими зажимами вывода управляющего электрода и вспомогательного иывода катода

пые пиковые значения прямого напряжения тиристора от 400 до 1800 В. Внутреннее тепловое сопротивление этого тиристора 0.025 К/Вт.

На рис. 16 представлен диод, который по своим размерам является наибольшим в мире. Это диод типа DSA 380/14-07 фирмы Brown - Boveri - Secheron (Швейцария - ФРГ). Его диаметр 200 м, толщина 25 мм. Длительно до--пустимый ток диода 8 кА, максимальное обратное напряжение 700 В.

Силовые транзисторы выпускаются во всех трех описанных выше исполнениях. Транзисторы на токи до 50 А выпускаются в специальных корпусах. На рис. 17 показаны габариты полевого транзистора типа BUZ34 на 10 А, 200 В фирмы Siemens. Такие транзисторы выпускаются на напряжение до 1000 В и их очень просто можно включать параллельно. На рис. 18 показан силовой транзистор типа SKG 50Е75 на 50 А, 450 В фирмы Semikron (ФРГ) с максимальной мощностью рассеяния 350 Вт и коэффициентом передачи тока 100. В отличие от конструктивного исполнения, показанного на рис. 17, у которого выводы базы и эмиттера проходят через основание (коллектор), у транзистора на рис. 18 выводы базы и эмиттера выходят с противоположной стороны, и плоский



1 2 3 4 5 6 [ 7 ] 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37