CZ299882B6 - Oddelovací clen - Google Patents

Abstract

Oddelovací clen urcený zejména pro napetove závislé uzemnování kovových konstrukcí (produktovodu) izolovane uložených v zemi, které mají být aktivne chráneny proti korozivnímu úcinku bludných proudu a zavlecených potenciálu, je sestaven z polovodicového zarízení zalitého izolacní hmotou s vysokou elektrickou pevností v umelohmotném krytu. Polovodicové zarízení je tvoreno spolecnou základnou (1), na které jsou umísteny nejméne dva antiparalelne orientované sloupce (3), (4), kremíkových desticek (5) s usmernující vnitrní strukturou, opatrených na jedné strane elektrickým kontaktem katody (6) a na protilehlé strane kontaktem anody (7) a vzájemne k sobe priléhajících, pricemž koncová katoda (6)a koncová anoda (7) každého ze sloupcu (3), (4) jsou elektricky spojeny na jedné strane základnou (1) a na druhé strane vývodním plechem (2) a sloupce (3), (4) jsou sevreny svorníky prítlacné konstrukce.

Description

Oblast techniky

Oddělovací člen je elektrická součástka, která zajišťuje, aby rozdíl potenciálů mezi dvěma definovanými body elektrického zapojení, mezi nimiž může téct proud, nepřekročil předem stanovenou hodnotu (tzv. oddělovací napětí). Oddělovací člen je používán zejména pro napěťově závislé uzemňování kovových konstrukcí (produktovodů) izolovaně uložených v zemi, které mají být aktivně chráněny proti korozivnímu účinku bludných proudů a zavlečených potenciálů.

Dosavadní stav techniky

Pro napěťově závislé uzemňování kovových konstrukcí (produktovodů) izolovaně uložených v zemi, které mají být aktivně chráněny, se dosud používají diodové oddělovací jednotky. Z konstrukčního hlediska jde o dva antiparalelně uspořádané sloupce výkonových diodových součástek. Diodové součástky jsou v každém sloupci vzájemně orientovány tak, aby sloupec jako celek vykazoval (podle polarity vloženého napětí) propustné nebo závěrné vlastnosti. Konce obou antiparalelně uspořádaných sloupců jsou spojeny dvěma společnými vývody. Diodové součástky jsou v každém sloupci fixovány pomocí robustních přítlačných konstrukcí.

Nevýhody tohoto známého řešení spočívají v množství styčných ploch mezi jednotlivými částmi sestavy. Tím vznikají při průchodu vysokých proudů přechodové odpory, které snižují žádoucí parametry zařízení. Potlačení tohoto jevu vyžaduje výkonové diodové součástky s vyšší proudovou zatížitelností, čímž však dále narůstají rozměry, hmotnost a cena celé oddělovací jednotky.

Podstata technického řešení

Uvedené nedostatky do značné míry řeší oddělovací člen sestavený z polovodičového zařízení zalitého izolační hmotou s vysokou elektrickou pevností v umělohmotném krytu. Polovodičové zařízení je tvořeno společnou základnou, na které jsou umístěny dva antiparalelně orientované sloupce, vzájemně ksobě bezprostředně přiléhajících tenkých (0,2 mm) křemíkových destiček, obsahujících vysoce efektivní usměrňující vnitřní strukturu, opatřených na jedné straně elektrickým kontaktem katody a na protilehlé straně kontaktem anody. Křemíková destička je na anodové straně vodivě spojena s kovovou elektrodou stejného tvaru, na katodové straně je opátřeňa teiikým (0,01 mm) kovovým kontaktem. Katoda a anoda každého ze sloupců jsou elektricky spojeny na jedné straně základnou a na druhé straně vývodním plechem. Sloupce jsou sevřeny svorníky přítlačné konstrukce. Přítlačná síla na každý ze sloupců přesahuje 1 kN.

Propustně polarizovanou křemíkovou destičkou teče až do dosažení difuzního napětí (cca 0,5 1 V) jen velmi malý proud (řádu 1 — 10 mA). Nad hodnotou difuzního napětí propustný proud prudce stoupá a napětí na polovodičovém prvku roste jen zvolna (při krátkodobém zatěžování je řádu 1 V při proudech řádu 1.10³ - 1.10⁴ A). Na této skutečnosti je založena konstrukce oddělovacího členu. Ten je tvořen dvěma antiparalelně uspořádanými sloupci sériově zapojených polovodičových prvků, čímž je v součtu dosaženo oddělovacích napětí v úrovni cca 2,5 6 V podle hodnoty procházejícího proudu a počtu polovodičových prvků ve sloupci.

Výhodou oddělovacího členu v popsaném provedení je minimalizace přechodových odporů mezi jednotlivými komponenty sestavy, několikanásobné zvýšení proudové zatížitelnosti a více než desetinásobné snížení objemu a hmotnosti proti dosavadnímu stavu.

-1.

Přehled obrázků na výkrese

Technické řešení bude v dalším textu blíže objasněno na příkladu provedení, znázorněno na připojeném výkresu. Obr. 1 boční pohled s detailem polovodičového prvku, obr. 2 čelní pohled.

Příklad provedení

Oddělovací člen, je sestaven z polovodičového zařízení zalitého izolační hmotou s vysokou io elektrickou pevností v umělohmotném krytu. Polovodičové zařízení je tvořeno společnou kovovou základnou I, na které jsou umístěny dva antiparalelně orientované sloupce 3, 4, vzájemně k sobě bezprostředně přiléhajících tenkých (0,2 mm) křemíkových destiček 5, obsahujících vysoce efektivní usměrňující vnitřní strukturu, opatřených na každé straně elektrickým kontaktem. Křemíková destička 5 je na anodové straně vodivě spojena s kovovou elektrodou stejného tvaru, na katodové straně je opatřena tenkým (0,01 mm) kovovým kontaktem. Koncová katoda 6 a koncová anoda 7 každého ze sloupců 3, 4 jsou elektricky spojeny na jedné straně základnou 1 a na druhé straně vývodním plechem 2. Sloupce 3, 4 jsou sevřeny, svorníky přítlačné konstrukce. Přítlačná síla na každý ze sloupců přesahuje 1 kN.

Antiparalelně uspořádané sloupce polovodičových prvků tvoří kompaktní sestavu se společnou kovovou základnou 1, která je zároveň jednou elektrodou oddělovacího členu. Druhou společnou elektrodu tvoří vývodní plech 2 spojující katodu a anodu každého ze sloupců. Vytvořená sestava polovodičového zařízení je zvenčí chráněna jediným dutým krytem z plastu a zevnitř zalita vytvrzenou izolační hmotou s vysokou elektrickou pevností.

Na oddělovací člen lze připojit ploché pásoviny, kabelová oka, případně vodiče kruhového průřezu 50 - 70 mm². Proudová přetížítelnost je minimálně 2 kA/1 s, maximální proudový ráz je až 80 kA (vlna 8/20 ps).

Claims (1)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   35 1. Oddělovací člen určený zejména pro napěťově závislé uzemňování kovových konstrukcí izolovaně uložených v zemi, které mají být aktivně chráněny proti korozivnímu účinku bludných proudů a zavlečených potenciálů, je sestaven z polovodičového zařízení zalitého izolační hmotou s vysokou elektrickou pevností v umělohmotném krýtu, vyznačující se tím, že polovodičové zařízení je tvořeno společnou základnou (1), na které jsou umístěny nejméně dva

   40 antiparalelně orientované sloupce (3), (4), křemíkových destiček (5) s usměrňující vnitřní strukturou, opatřených na jedné straně elektrickým kontaktem katody (6) a na protilehlé straně kontaktem anody (7) a vzájemně ksobě přiléhajících, přičemž koncová katoda (6) a koncová anoda (7) každého ze sloupců (3), (4) jsou elektricky spojeny na jedné straně základnou (1) a na druhé straně vývodním plechem (2) a sloupce (3), (4) jsou sevřeny svorníky přítlačné konstrukce.