Конденсатор с тепловой защитой

и 879663 ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(23)Приоритет по денни иэеоретеннй и открытий(72) Авторы изобретения Д,И. Биленко, В.А, Лодгауз и И.И. Лясковский Научно-исследовательский институт механики и физикипри Саратовском ордена Трудового Красного Знаменигосударственном университете им. Н.Г. Чернышевского(54) КОНДЕНСАТОР С ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТОЙ Изобретение относится к электронике и может быть использовано в качестве емкости в сильноточных цепяхпри необходимости своевременного отключения их участков при перегрузках,например в оконечных каскадах мощныхвысокочастотных генераторов.Известен конденсатор с плавкойвставкой, содержащий две изолированные обкладки, помещенные в корпус свыводами, и плавкую вставку, состоящую из двух экзотермически сплавленных металлических частей: одна изчастей присоединена к обкладке, адругая часть - к одному из выводов.При превышении определенной температуры плавкая вставка распадается вместе сплава П .Недостатком такого конденсатораявляется однофазовость действия защитного устройства,Известен также конденсатор с тепловой защитой, содержащий изолированные обкладки, размещенные в корпусе,два электрода и слой диэлектрика, расположенные на корпусе 21.При перегреве конденсатора слой диэлектрика разрушается и электроды замыкаются между собой, вызывая срабатывание управляющего элемента и размыкание участка цепи, содержащего конденсатор.Недостатками этого конденсатора являются однофазовость действия защитного устройства и необходимость его замены после срабатывания, хотя параметры самого конденсатора могут при перегреве не измениться.Цель изобретения - увеличение срока службы.Это достигается тем, что конденсатор с тепловой защитой, содержащий изолированные обкладки, размещенные в корпусе, два электрода и слой диэлектрика, расположенные на корпусе, снабжен слоем материала с обратимым термическим фазовым переходом металл- полупроводник, например двуокиси ва15 20 25 3 8надия, размещенным на слое диэлектрика, причем электроды расположены навнешней поверхности слоя материалас обратимым термическим фазовым переходом металл-полупроводник и выполнены в виде гребенок, при этомзубцы одной из гребенок размещены междузубцами другой гребенки.На чертеже представлен обший видконденсатора с тепловбй защитой.Конденсатор содержит корпус 1, содержащий изолированные обкладки, выводы 2 обкладок, выводы 3 электродов,кожух 4, электроды 5, слой 6 материала с фазовым переходом металл-полупроводник, слой 7 диэлектрика,В кожухе 4 размещен корпус 1, содержащий изолированные обкладки, Накорпус 1 снаружи или изнутри нанесенслой диэлектрика 7, а на него - слойматериала 6 с обратимым термическимфаэовым переходом металл-полупроводник, например материал на основе окислов ванадия. На слое материала с фазовым переходом металл-полупроводникразмещены два электрода 5, выполненные в виде гребенок, зубцы которыхвставлены друг в друга. Электроды 5и обкладки, помещенные в корпус 1,имеют внешние выводы 3 и 2 соответственно. Выводы 3 электродов присоединены к управляющим клеммам управляющего элемента, с выходом которого соединены выводы 2 абкладок.Конденсатор с тепловой защитой работает следующим образом. При повышении температуры внутри корпуса 1; вьзывающем повышение температуры в материале 61 например двуокиси ванадия,выше температуры фазового перехода,в слое материала 6 происходит обратимый, термический фазовый переход изполупроводникового состояния в металлическое, вызывающий закорачивание,электродов 5 и срабатывание управляющего элемента, отключающего участокцепи, содержащий конденсатор. Послеотключения температура внешней поверхности корпуса 1 снижается нижетемпературы фазового перехода, происходит обратный переход материала6 из металлического состояния в полупроводниковое. При этом электродыразмыкаются, и происходит включениеучастка цепи, содержащего конденсатор. Слой . диэлектрика 7, нанесенного на корпус 1, препятствует возможному замыканию электродов черезкорпус. Число зубцов электродов должно быть настолько большим, насколькоРлпозволяет техно%огня, так как с увеличением их числа возрастает вероятность срабатывания защиты при локальном перегреве корпуса 1, что возможно при локальном пробое. С этой же целью ширина зубцов должна быть значительно меньше, чем расстояние между ними, и область перекрытия зубцов электродов должна охватывать возможно большую поверхность. корпуса 1.Примером конкретного выполнения конденсатора с тЕпловой защитой может служить конденсатор в цилиндрическом стеклянном корпусе, на которыйлибо непосредственно на корпус, либона слой диэлектрика, например полиамидного.материала, наносится слой двуокиси ванадия толщиной 0,3-0,5 мкм.Поверх слоя двуокиси ванадия черезмаску наносятся два гребенчатых индиевых электрода, вставленных зубцамидруг в друга. Ширина зубцов - 0,30,5 мм. Расстояние между зубцами -3-5 мм. Привнешнем диаметре корпуса конденсатора 10 см число зубцовна каждом электроде будет 50-60.При длине каждого зубца 11-12 см 30общее сопротивление включенных параллельно между электродами участковдвуокиси ванадия, находящейся в полупроводниковом состоянии, будет 110 КОм. Управляющим элементом можетв данном случае служить реле, управляющая обмотка которого соединенас гребенчатымИ электродами и питающими шинами. Участок цепи, содержащий конденсатор, подключается,.к нормально замкнутому выходу реле. Принагревании пленки ЧО выше температуры фазового перехода сопротивлениеупадет на 3-4 порядка .до величины порядка 1-10 Ом. Такие изменения соп ротивления в управляющей цепи реледостаточны для его срабатывания.В рабочем состоянии указанный конденсатор требует интенсивного воздушного охлаждения с тем, чтобы темпе ратура на поверхности корпуса непревышала +60-70 С. Превышение этойтемпературы указывает на возрастание потерь в конденсаторе и увеличение вероятности пробоя. Пленка ЧО 55 претерпевает обратимый термическийФПИП в диапазоне температур +5070 С взависимости от технологии на,несенияТаким образом, выбирая тол5 87 щину полиамидного слоя, можно устанавливать температуру на корпусе, при которой происходит отключение участка цепи, содержащего конденсатор от +50-70 С и выше.Существующие способы нанесения материалов с фазовым переходом металл-полупроводник, в частности окислов ванадия, позволяют их наносить на поверхноСть любой формы и не только на цилиндрическую, в том числе и на пленки, например полиамидные, что позволяет испольэовать конденсаторы с произвольной формой корпуса.Таким образом, применение предлагаемого конденсатора с тепловой защитой позволяет не только защитить блок от перегрузок, связанных с пробоем конденсатора, но и сохранить устройство в целом, при перегреве и этим обеспечить возможность егомногоразового использования,Формула изобретения Конденсатор с тепловой защитой,содержащий изолированные обкладки, 9663 6размещенные в корпусе, два электрода и слой диэлектрика, расположенные иа корпусе, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью увеличения срока службы, он снабжен слоемматериала с обратимым термическимфазовым переходом металл-полупроводник, например двуокиси ванадия, размещенным на слое диэлектрика, причем 1 О электроды расположены на внешней поверхности слоя материала с обратимымтермическим фазовым переходом металл"полупроводник и выполнены в виде гребенок, при этом зубцы одной из гребенок размещены между зубцами другойгребенки.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе201. Патент США У 4107758,кл. 361-275, 1979.2. Заявка ФРГ У 2650468, кл. Н О 1 6 1/11, 1979 (прототип), 8796633Государелам изМосква Тираж венног ретени Ж87комитета СССи открытий