Конструкция штыревых силовых диодов
Условное обозначение маломощных диодов
Условное обозначение силовых диодов
Условное обозначение силовых диодов в соответствии с ГОСТ 20859.1-79 состоит из букв и цифр, указывающих его вид, подвид, модификацию, максимальный (предельный) ток в амперах, класс повторяющегося напряжения в сотнях вольт, группу по времени восстановления и пределы импульсного прямого напряжения. Условное обозначение силовых диодов состоит из блоков, представленных на рис. 5.2.
‘ ‘ - ‘ X - ‘ - ‘ - ‘
1 2 3 4 5 6 7 8
Рис. 5.2. Условные обозначения силовых диодов в виде блоков
Блоки на рис. 5.2 обозначают следующее:
1 – буква, указывающая вид и подвид (Д – диод, ДЛ – диод лавинный);
2 – порядковый номер модификации конструкции;
3 – цифра, кодирующая размер под ключ или диаметр таблетки;
4 – цифра, кодирующая исполнение корпуса диода (если 1 – штыревой с гибким выводом, 2 – штыревой с жестким выводом, 3 – таблеточный, 4 – под запрессовку, 5 – фланцевый);
5 – средний прямой ток, А;
X – знак обратной проводимости;
6 – класс;
7 – группа по времени обратного восстановления;
8 – предел по импульсному прямому напряжению.
Например, Д161-200X-12-1,25-1,35 – диод штыревого исполнения с гибким выводом, номер модификации конструкции – 1, размер шестигранника под ключ для шестой группы – 32 мм, максимально допустимый средний прямой ток 200 А, обратной полярности, двенадцатого класса, с ненормируемым временем обратного восстановления и импульсным прямым напряжением в диапазоне 1,25-1,35 В.
Маркировка диодов, рассчитанных на сравнительно небольшие токи (до 10 А) состоит из четырех элементов. Первый элемент – буква (или цифра), обозначающая материал, из которого выполнен диод (Г или 1 – германий; К или 2 – кремний; А или 3 – арсенид галия). Второй элемент – буква, обозначающая тип прибора (Д – диоды; А – сверхвысокочастотные диоды; С – стабилитроны; И – туннельные диоды). Третий элемент – порядковый номер разработки прибора, характеризующий его мощность рассеяния (среднее значение прямого тока). Выпрямительные диоды малой мощности (ток не более 0,3 А) имеют номера разработки от 101 до 199; средней мощности (ток 0,3-10 А) – от 201 до 299; большой мощности (свыше 10 А) – от 301 до 399. Универсальные диоды имеют номера от 401 до 499, а импульсные диоды – от 501 до 599. Четвертый элемент – буква (А, Б, В и т.д.), характеризующая номинальное обратное напряжение диода. Например, диод КД215А – кремниевый выпрямительный диод средней мощности, а диод – ГД110Б – германиевый выпрямительный диод малой мощности.
При изготовлении диодов в пластину из кремния диффузионным способом вводят с одной стороны акцепторную примесь из бора, с другой – донорную примесь из фосфора. При высокой температуре атомы бора и фосфора диффундируют в кремний и на разделе слоев образуют ЭДП. Толщина пластины составляет 0,4-0,5 мм, площадь ее обеспечивает плотность тока 0,5-11А/мм2. Для защиты хрупкого p-n-перехода от тепловых и механических напряжений пластину из кремния (диаметром 25 мм – для диода на 200 А и диаметром 28 мм – для диода на 320 А) припаивают с обеих сторон к двум вольфрамовым пластинам, выполняющим роль термокомпенсаторов.
Выпрямительный элемент диода монтируется в герметичном корпусе, который защищает ЭДП от проникновения влаги, грязи и прочего, что ведет к ухудшению характеристик вентиля.
Выводами диода являются основание корпуса (катод) и гибкий анодный вывод, проходящий через стальную крышку корпуса внутри стеклянного изолятора. Выводы диода припаиваются к вольфрамовым пластинам, ко второму концу гибкого вывода припаивают выводной гибкий шунт с наконечником (анод). Это облегчает сборку диода и не создает механических усилий на ЭДП.
Для увеличения интенсивности охлаждения диода к его корпусу прикрепляют алюминиевый или медный ребристый охладитель. В основании корпуса имеется стержень (штырь – откуда и название вентиля) с резьбой, который ввертывают в охладитель.
Диод может работать с номинальным током только при наличии охладителя и обдуве его воздухом. На электроподвижном составе применяется принудительная система охлаждения со скоростью охлаждающего воздуха 12 м/с. На тяговых подстанциях эксплуатируются вентильные конструкции типа УВКЭ-1(1М) и ПВЭ-3(3М) с принудительной системой охлаждения со скоростью охлаждающего воздуха 10 м/с. При таких скоростях исключается засорение охлаждающей системы, а затраты мощности на принудительное охлаждение не превышают 0,5 % от мощности установки.
Диоды с жидкостным водяным охлаждением вследствие ряда недостатков (трудоемкий монтаж, ухудшение теплообмена из-за отложения солей, необходимости подогрева охлаждающей системы в зимний период и т.д.) на тяговых подстанциях и электроподвижном составе в настоящее время не применяют.
Преобразователи тяговых подстанций типа ПВКЕ-2, ПВЭ-5 и ТПЕД имеют естественное воздушное охлаждение.
Преобразователи тяговых подстанций типа В-ТПЕД и блоки БСЕ (БДС) имеют испарительно-конденсатную систему охлаждения с использованием радиаторов на базе тепловых трубок.