Високовольтний імпульсний конденсатор

Високовольтний імпульсний конденсатор, що містить корпус з розташованим у ньому пакетом конденсаторних секцій з металевими обкладками та вставними струмовиводами, які виведені з протилежних торців секції, кришку, високовольтні виводи, які електрично з'єднані за допомогою металевих накладок із вставними струмовиводами крайніх секцій пакета конденсаторних секцій, який відрізняється тим, що кожна з металевих обкладок секції виконана у вигляді двох накладених одна на одну стрічок металевої фольги, між якими розміщені вставні струмовиводи, а усередині кожної секції розташована ізоляційна прокладка, що виступає з протилежних торців секції на довжину, що дорівнює розміру товщини пакета конденсаторних секцій, при цьому струмовиводи сусідніх секцій з'єднані між собою і загнуті на торці секцій, а зверху на них покладена частина ізоляційної прокладки, що виступає. Винахід відноситься до області електротехніки, зокрема до високовольтних імпульсних конденсаторів, і може бути використаний при створенні ємнісних накопичувачів електричної енергії різних електротехнічних пристроїв. Відомий імпульсний металопаперовий конденсатор /A.c. СРСР №420027 МПК 2 Н01G1/16, опубл. 1971 p./, що складається з корпуса, а також з'єднаних між собою в пакет паперових секцій з металевими обкладками, поверненими до бокових стінок пакета, при цьому торці секцій, крім місць закруглення, покриті металом і контактують між собою за допомогою кутових накладок з одною перфорованою полицею, причому кожна з металевих накладок своєю перфорованою полицею розміщена на протилежних металізованих торцях пакета, а її друга полиця повернена до ізолятора та з'єднана з його приєднувальною арматурою (високовольтними виводами) гнучким струмовиводом. Суттєвими ознаками, які збігаються з ознаками технічного рішення, що заявляється, є наступні корпус конденсатора з розташованим у ньому пакетом конденсаторних секцій, секції виконано з металевими обкладками, електричне з'єднання пакета конденсаторних секцій з високовольтними виводами конденсатора здійснено за допомогою металевих накладок. Причиною, яка перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату, є те, що використання перфорованих полиць не дозволяє забезпечити однорідне надійне електричне з'єднання всіх металевих обкладок на торцях секцій конденсатора із суцільними частинами контактуючих накладок. Це приводить до іскріння в контактних з'єднаннях між обкладками на торцях секцій і накладками, що не дозволяє забезпечити тривалу надійну експлуатацію конденсатора в імпульсному режимі. Як прототип прийнятий високовольтний імпульсний конденсатор (патент України №48313, МПК2 H01G4/232, опубл. 15.08.2002 p.), який має корпус з розташованим у ньому пакетом конденсаторних секцій, кришку, високовольтні виводи, які електрично з'єднані з пакетом конденсаторних секцій за допомогою притиснутих до нього металевих накладок, при цьому конденсаторні секції мають вставні струмовиводи, які виведені із секцій (19) UA (11) 92403 (13) (21) a200900583 (22) 27.01.2009 (24) 25.10.2010 (46) 25.10.2010, Бюл.№ 20, 2010 р. (72) ГУНЬКО ВІКТОР ІВАНОВИЧ, ГРЕБЕННІКОВ ІГОР ЮРІЙОВИЧ, ДМИТРІШИН ОЛЕКСІЙ ЯРОСЛАВОВИЧ, ОНИЩЕНКО ЛІДІЯ ІВАНІВНА, ПЕРЕКУПКА ІННА АНДРІЇВНА, ТАНАСОВА ОЛЕНА ДМИТРІВНА (73) ІНСТИТУТ ІМПУЛЬСНИХ ПРОЦЕСІВ І ТЕХНОЛОГІЙ НАН УКРАЇНИ (56) SU 621028; 13.07.1978 UA 20010 A; 25.12.1997 UA 57842 C2; 15.07.2003 UA 53741 C2; 17.02.2003 SU 1646430 A1; 20.02.1995 UA 48313 C2; 15.08.2002 SU 420022; 30.07.1974 SU 1318105 A1; 20.02.1995 UA 64273 A; 16.02.2004 US 7008838 B1; 07.03.2006 C2 1 3 та укладені на їх плоску поверхню, а металеві накладки виконані у вигляді плоских струмоведучих шин, одна з яких притиснута до вставних струмовиводів верхньої, а друга - до вставних струмовиводів нижньої секції пакета конденсаторних секцій, причому високовольтні виводи конденсатора установлені на шинах відповідно з боку верхньої й нижньої секцій пакета. Суттєвими ознаками, які збігаються з ознаками технічного рішення, що заявляється, є наступні високовольтний імпульсний конденсатор містить корпус, з розташованим у ньому пакетом конденсаторних секцій з металевими обкладками та вставними струмовиводами, що виведені із протилежних торців секції, кришку, високовольтні виводи, які електрично з'єднані за допомогою металевих накладок із вставними струмовиводами крайніх секцій пакета конденсаторних секцій. До причин, які перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату, варто віднести те, що розташування вставних струмовиводів на обкладках секцій і забезпечення електричного контакту в пакеті за допомогою притиснення вставних струмовиводів сусідніх секцій, покладених на плоскі поверхні секції, не забезпечують тривалу надійну роботу конденсатора в імпульсному режимі. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення конструкції високовольтного імпульсного конденсатора шляхом введення нових конструктивних елементів і зміни виконання електричного з'єднання між секціями, що дозволить зменшити активний опір конденсатора, і за рахунок цього забезпечити тривалу надійну експлуатацію конденсатора в імпульсному режимі та поліпшити експлуатаційні характеристики конденсатора в цілому. Суть винаходу полягає в тому, що високовольтний імпульсний конденсатор, що містить корпус з розташованим у ньому пакетом конденсаторних секцій з металевими обкладками та вставними струмовиводами, які виведені з протилежних торців секції, кришку, високовольтні виводи, які електрично з'єднані за допомогою металевих накладок із вставними струмовиводами крайніх секцій пакета конденсаторних секцій, згідно винаходу, кожна з металевих обкладок секції виконана у вигляді двох накладених одна на одну стрічок металевої фольги, між якими розміщені вставні струмовиводи, а у середині кожної секції розташована ізоляційна прокладка, що виступає з протилежних торців секції на довжину, що дорівнює товщині пакета конденсаторних секцій, при цьому струмовиводи сусідніх секцій з'єднані між собою й загнуті на торці секцій, а зверху на них покладена частина ізоляційної прокладки, що виступає. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю істотних ознак винаходу, що заявляється, і технічним результатом, необхідно відзначити наступне. При роботі високовольтного імпульсного конденсатора у середині нього відбувається виділення тепла за рахунок втрат енергії в струмоведучих частинах конденсатора, зумовлених активним опором конденсатора та за рахунок діелектричних втрат у робочому діелектрику конденсатора. Крім 92403 4 того, температура в центрі конденсатора визначається режимом його експлуатації й температурою навколишнього середовища. Збільшення частоти проходження зарядів-розрядів конденсатора веде до прямо пропорційного зростання втрат енергії в конденсаторі й, відповідно, до збільшення температури в центрі конденсатора, а це, у свою чергу, може привести до теплового пробою конденсатора. А якщо конденсатор з великою частотою проходження зарядів-розрядів експлуатується в умовах високої температури навколишнього середовища, то перегрів конденсатора наступає ще швидше. Задачею цього технічного рішення є зниження активного опору конденсатора й підвищення його надійності при експлуатації в імпульсному режимі. Відмітна ознака "...кожна з металевих обкладок секції виконана у вигляді двох накладених одна на одну стрічок металевої фольги, між якими розміщені вставні струмовиводи..." знижує активний опір обкладок секцій конденсатора за рахунок збільшення вдвічі товщини обкладки й, відповідно, збільшення перетину обкладки на шляху протікання струму, що дозволяє підвищити надійність конденсатора при його роботі в імпульсному режимі. Установка струмовиводів між двома стрічками фольги в однорідне електричне поле між обкладками секції не вносить сильне електричне збурення і виключає можливість механічного порушення цілісності робочого діелектрика, що веде до підвищення надійності конденсатора в цілому. Відмітна ознака "...у середині кожної секції розташована ізоляційна прокладка, що виступає з протилежних торців секції на довжину, що дорівнює товщині пакета конденсаторних секцій, при цьому струмовиводи сусідніх секцій з'єднані між собою й загнуті на торці секцій, а зверху на них покладена частина ізоляційної прокладки, що виступає" забезпечує зниження опору контактного переходу "струмовивод-струмовивод". У відомому конденсаторі вставні струмовиводи покладені на широкі сторони секції і при контактуванні сусідніх секцій у пакеті струмовиводи сусідніх секцій не завжди контактують один з одним по всій загнутій поверхні струмовивода через їхній відносний зсув, що утвориться при виготовленні секцій, це приводить до зростання опору контактного переходу "струмовивод-струмовивод", обумовленого площею контакту. Ізоляційна прокладка забезпечує необхідну електричну міцність між з'єднаними разом струмовиводами сусідніх секцій у пакеті та між з'єднаними струмовиводами секцій і виводами конденсатора. Таким чином, сукупність істотних ознак високовольтного імпульсного конденсатора дозволяє зменшити активний опір конденсатора, тим самим знизити електричні втрати в конденсаторі і за рахунок цього забезпечити його тривалу надійну експлуатацію в імпульсному режимі, а також поліпшити його експлуатаційні характеристики в цілому. Суть винаходу пояснюється прикладеним кресленням, де на фігурі 1 зображений поздовжній розріз високовольтного імпульсного конденсатора, а на фігурі 2 - поперечний розріз секції конденсатора. 5 92403 Високовольтний імпульсний конденсатор містить корпус 1 з розташованим в ньому пакетом конденсаторних секцій 2, що складається із плоскопресованих конденсаторних секцій 3, кришку 4, високовольтні виводи 5, металеві накладки 6. Секції конденсатора 3 виконані з металевими обкладками 7 у вигляді двох накладених одна на одну стрічок металевої фольги, між якими розміщені вставні струмовиводи 8, що виведені з протилежних торців секції 3. У середині кожної конденсаторної секції 3 розташована ізоляційна прокладка 9, що виступає з протилежних торців секції 3 на довжину, що дорівнює товщині пакета конденсаторних секцій 2. Вставні струмовиводи 8 у сусідніх конденсаторних секціях 3 з'єднані між собою й загнуті на торці секцій, а зверху на них покладена частина ізоляційної прокладки 9, що виступає. Високовольтні виводи 5 електрично з'єднані за допомогою металевих накладок 6 із вставними струмовиводами 8 крайніх секцій 3 пакета конденсаторних секцій 2. Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко 6 Принцип роботи конденсатора полягає в накопиченні електричної енергії з подальшим її виділенням у навантаження за малий проміжок часу. На основі технічного рішення, що заявляється, в ІІПТ НАН України створений високовольтний імпульсний конденсатор ИК-100-0,035 на номінальну напругу 100 кВ і номінальною ємністю 0,035 мкФ. Конструкція конденсатора забезпечує його тривалу надійну експлуатацію в режимі коливального розряду із частотою проходження зарядіврозрядів 1 імп/хв при амплітуді розрядного струму 25 кА, а при повторно-короткочасному режимі роботи - із частотою 3 імп/хв. Середній ресурс конденсатора становить 5 104 зарядів-розрядів. Таким чином, винахід, що заявляється зменшує активний опір конденсатора та забезпечує тривалу надійну експлуатацію конденсатора в імпульсному режимі, поліпшує експлуатаційні характеристики конденсатора в цілому. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601