Високовольтний імпульсний конденсатор із плівковим діелектриком

Високовольтний імпульсний конденсатор із плівковим діелектриком, що містить розміщений у циліндричному металевому корпусі порожнистий циліндричний пакет секцій, просочених малов'язкою поліметилсилоксановою рідиною, який складається з послідовно з'єднаних циліндричних секцій, намотаних з тришарового плівкового діелектрика, металеві кришки з ізоляторами, усередині яких розміщений струмовідвід позитивної полярності, який проходить крізь центральний отвір усі х секцій і з'єднаний з торцем першої секції, струмовідвід негативної полярності, розташований на торці останньої секції пакета секцій і з'єднаний з корпусом конденсатора, між корпусом і пакетом секцій встановлений корпусний ізолятор, на обох торцях пакета секцій встановлені додаткові ізолятори - верхній і нижній, з наскрізними осьовими отворами для струмовідводу позитивної полярності, причому верхній додатковий ізолятор виконаний з виїмкою з боку кришки конденсатора, який відрізняє ться тим, що порожнина, яка утворена виїмкою у верхньому додатковому ізоляторі та кришкою конденсатора, заповнена азотом або елегазом під надлишковим тиском від 1,5 × 105 до Корисна модель відноситься до електротехніки, зокрема до високовольтних імпульсних конденсаторів, що використовуються для створення ємнісних накопичувачів електричної енергії електрогідроімпульсних свердловинних пристроїв для інтенсифікації здобичі нафти. Відомий високовольтний імпульсний конденсатор [патент РФ №2101793 МПК6 НО1G 4/18, 2/00 опубл. 10.01.98 Бюл. №1], що містить металевий циліндричний корпус з металевими кришками, і розташований в ньому порожнистий циліндричний пакет з послідовно з'єднаних конденсаторних циліндричних секцій, намотаних з тришарового діелектрика, просоченого полібутеновим маслом, пакет конденсаторних секцій ізольований від корпусу за допомогою корпусного ізолятора, і додаткові ізолятори - перший додатковий ізолятор виконаний у вигляді стакана і встановлений на першій секції, другий додатковий ізолятор розташований на струмовідводі позитивної полярності, струмовідвід позитивної полярності з'єднаний з торцем першої секції і проходить через центральні отвори всіх секцій, струмовідвід нега тивної полярності розташований на торці останньої секції і з'єднаний з корпусом конденсатора. Ознаками, що збігаються з суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, є наступні розміщений в циліндричному металевому корпусі порожнистий циліндричний пакет секцій, просочений рідким діелектриком, складається з послідовно з'єднаних циліндричних секцій, намотаних з тришарового діелектрика, металеві кришки з ізоляторами, усередині яких розміщений струмовідвід позитивної полярності, при цьому струмовідвід позитивної полярності з'єднаний з торцем першої секції, струмовідвід негативної полярності розташований на торці останньої секції пакету секцій і з'єднаний з корпусом конденсатора, на обох торцях пакета секцій встановлені додаткові ізолятори, а між корпусом і пакетом секцій встановлений корпусний ізолятор. До причин, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату варто віднести те, що в конструкції конденсатора не передбачено компенсування температурного збільшення об'єму рідини, що просочує, а також застосування в якості (19) UA (11) 39046 (13) U 2 × 105 Па або від 1× 105 до 1,5 × 105 Па відповідно і є компенсатором температурної зміни об'єму малов'язкої поліметилсилоксанової рідини. 3 39046 4 просочуючої рідини полібутенового масла, яке має температурне збільшення об'єму малов'язкої потемпературу спалаху 138°С, не забезпечує триваліметилсілоксанової рідини, і за рахунок цього лу надійну роботу конденсатора при температурах розширити діапазон робочих температур та забезнавколишнього середовища 100°С і вище. печити тривалу надійну експлуатацію конденсатоЯк прототип прийнятий високовольтний імпура при підвищених температурах і поліпшити ексльсний конденсатор [патент України №83281 МПК плуатаційні характеристики конденсатора в (2006) HO1G4/018 опубл. 25.06.2008г., Бюл. №12], цілому. що містить розміщений в циліндричному металеСутність корисної моделі полягає у тому, що в вому корпусі порожнистий циліндричний пакет високовольтному імпульсному конденсаторі з плівсекцій, просочений рідким діелектриком, який ковим діелектриком, що містить розміщений у цискладається з послідовно з'єднаних циліндричних ліндричному металевому корпусі порожнистий секцій, намотаних з тришарового діелектрика, мециліндричний пакет секцій, просочених малов'язталеві кришки з ізоляторами, усередині яких розкою поліметилсілоксановою рідиною, який складаміщено струмовідвід позитивної полярності, який ється з послідовно з'єднаних циліндричних секцій, проходить крізь центральний отвір усіх секцій та намотаних з тришарового плівкового діелектрика, з'єднаний з торцем першої секції, струмовідвід металеві кришки з ізоляторами, усередині яких негативної полярності, розташований на торці розміщений струмовідвід позитивної полярності, останньої секції пакету секцій і з'єднаний з корпуякий проходить крізь центральний отвір усіх секцій сом конденсатора, на обох торцях пакета секцій і з'єднаний з торцем першої секції, струмовідвід встановлені додаткові ізолятори - верхній і нижній, негативної полярності, розташований на торці з наскрізними осьовими отворами для струмовідостанньої секції пакета секцій і з'єднаний з корпуводу позитивної полярності, причому верхній досом конденсатора, між корпусом і пакетом секцій датковий ізолятор виконаний з виїмкою з боку встановлений корпусний ізолятор, на обох торцях кришки конденсатора, між корпусом і пакетом секпакета секцій встановлені додаткові ізолятори цій встановлений корпусний ізолятор, при цьому верхній і нижній, з наскрізними осьовими отворами за рідкий діелектрик використана малов'язка полідля струмовідводу позитивної полярності, причому метилсілоксанова рідина, наприклад ПМС-10, а верхній додатковий ізолятор виконаний з виїмкою корпусний ізолятор виконаний з шарів електроізоз боку кришки конденсатора, згідно корисної моляційного паперу і електроізоляційної плівки, що делі, порожнина, яка утворена виїмкою у верхньочергуються, при цьому верхня частина корпусного му додатковому ізоляторі та кришкою конденсатоізолятора розділена по товщині навпіл таким чира, заповнена азотом або елегазом під ном, що зовнішня частина сполучена з верхнім надлишковим тиском від 1,5 × 105 до 2 × 105 Па або додатковим ізолятором, а внутрішня - загнута і розташована на торцевій поверхні першої секції. від 1× 105 до 1,5 × 105 Па відповідно і є компенсатоОзнаками, що збігаються з суттєвими ознакаром температурної зміни об'єму малов'язкої поліми корисної моделі, що заявляється, є наступні - у метилсілоксанової рідини. циліндричному металевому корпусі розміщений Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок порожнистий циліндричний пакет секцій, що скламіж сукупністю істотних ознак корисної моделі, що дається з послідовно з'єднаних циліндричних секзаявляється, і технічним результатом, якого можна цій, просочених малов'язкою поліметилсілоксанодосягти, необхідно відзначити таке. вою рідиною і намотаних із тришарового При роботі високовольтного імпульсного кондіелектрика, металеві кришки з ізоляторами, уседенсатора в імпульсному режимі усередині конредині яких розміщений струмовідвід позитивної денсатора відбувається виділення тепла за рахуполярності, що проходить крізь центральний отвір нок втрат енергії в струмоведучи х частинах усі х секцій та з'єднаний з торцем першої секції, конденсатора і за рахунок діелектричних втрат у струмовідвід негативної полярності, розташований діелектрику конденсатора, що викликає підвищенна торці останньої секції пакета секцій і з'єднаний ня температури усередині конденсатора, причому з корпусом конденсатора, між корпусом і пакетом ця температура тим вище, чим ви ще температура секцій встановлений корпусний ізолятор, а на обох навколишнього середовища конденсатора. торцях пакета секцій встановлені додаткові ізоляПідвищення температури усередині конденсатори - верхній і нижній, з наскрізними осьовими тора викликає збільшення об'єму малов'язкої поотворами для струмовідводу позитивної полярноліметилсілоксанової рідини, яке необхідно компенсті, причому верхній додатковий ізолятор виконасува ти - у противному випадку може відбутися ний з виїмкою з боку кришки конденсатора. порушення герметичності конденсатора і вихід До причини, що перешкоджає одержанню очійого з ладу. куваного технічного результату, слід віднести таку Відмітна ознака «...порожнина, яка утворена - конструкція конденсатора не забезпечує тривалу виїмкою у верхньому додатковому ізоляторі та надійну експлуатацію конденсатора при підвищекришкою конденсатора, заповнена азотом або них температурах, тому що при підвищенні темпеелегазом» вводить у конструкцію конденсатора ратури створюється тиск рідини, що просочує, такий конструктивний елемент як компенсатор усередині конденсатора, що може привести до температурної зміни об'єму малов'язкої поліметипорушення герметичності його конструкції. лсілоксанової рідини. Азот або елегаз, як і всякі В основу корисної моделі поставлено задачу гази, є стисливою речовиною і під дією тиску з бовдосконалення конструкції високовольтного імпуку рідкого діелектрика конденсатора, що просочує, льсного конденсатора шляхом зміни його конструстискується, компенсуючи збільшення об'єму поктивних елементів, що дозволить компенсувати ліметилсілоксанової рідини. Азот і елегаз обрані як 5 39046 6 два альтернативних газа, тому що вони мають послідовно з'єднаних циліндричних секцій 3, продостатню електричну міцність і, як показали екссочених малов'язкою поліметилсілоксановою ріпериментальні дослідження, сумісні з малов'язкою диною 4 і намотаних із тришарового плівкового поліметилсілоксановою рідиною. діелектрика, металеві кришки 5 і 6 з ізоляторами 7 Відмітна ознака «...азотом або елегазом під і 8 відповідно. Усередині ізоляторів 7 і 8 розміщений струмовідвід позитивної полярності, що скла5 до 2 × 105 Па або надлишковим тиском від 1,5 × 10 дається з двох частин 9 та 10 і проходить крізь центральний отвір усіх секцій 3 і з'єднаний з торвід 1× 105 до 1,5 × 105 Па відповідно» збільшує елецем першої секції. Струмовідвід негативної полярктричну міцність як самого газу так і електричну ності 11, розташований на торці останньої секції міцність діелектрика конденсатора, що просочує пакети секцій 2 і з'єднаний з корпусом конденсатомалов'язкої поліметилсілоксанової рідини. При ра 1. Між корпусом 1 і пакетом секцій 2 установлезаповненні конденсатора газом частина газу проний корпусний ізолятор 12, а на обох торцях пакеникає в діелектрик конденсатора, що просочує, та секцій установлені додаткові ізолятори - верхній розчиняючись в його об'ємі. Як показали проведені 13 і нижній 14, з наскрізними осьовими отворами в ППТ НАН України експериментальні досліджендля струмовідводу позитивної полярності, причому ня при розчиненні газів, наприклад, азоту або елеверхній додатковий ізолятор 13 виконаний з виїмгаза, у поліметилсілоксановій рідині, її електрична кою з боку кришки конденсатора 5. Порожнина 15, міцність знижується, а з підвищенням температури яка утворена виїмкою у верхньому додатковому це зниження електричної міцності стає більш сиізоляторі 13 і кришкою 5 конденсатора, заповнена льним. Компенсація температурного зниження газом, наприклад азотом або елегазом, і служить електричної міцності поліметилсілоксанової рідикомпенсатором температурної зміни об'єму полини, з розчиненим у ній азотом або елегазом, може метилсілоксанової рідини, при цьому азот і елегаз бути здійснена за рахунок підвищення надлишкового тиску газу. Дослідження проводилися з уразнаходяться під надлишковим тиском від 1,5 × 105 хуванням того, що при нагріванні поліметилсілокдо 2 × 105 Па або від 1× 105 до 1,5 × 105 Па відповідсанова рідина, збільшуючись в об'ємі, давить на шар газу над рідиною і надлишковий тиск газу при но. цьому збільшується. У результаті проведених доПринцип роботи конденсатора полягає в накосліджень установлено, що для забезпечення непиченні електричної енергії з подальшим її виділенням в навантаження за малий проміжок часу. обхідної електричної міцності поліметилсілоксаноНа основі технічного рішення, що заявляється, вої рідини при роботі високовольтного імпульсного конденсатора в діапазоні температури навколишу ІІПТ НАН України створений високовольтний нього середовища від 80 до 100°С при викорисімпульсний конденсатор ИКП-30-2,4 на номінальну танні в конструкції конденсатора азоту, його наднапругу 30кВ і номінальною ємністю 2,4мкФ. Секції конденсатора намотані з трьох шарів плівок, що 5 до лишковий тиск повинний бути від 1,5 × 10 чергуються - поліпропіленової і полиетилентерефталатної. В якості діелектрик конденсатора, що 2 × 105 Па, а при використанні елегаза - від 1× 105 просочує, використана малов'язка поліметилсілокдо 1,5 × 105 Па. санова рідина ПМС-20. Для компенсації температурної зміни об'єму поліметилсілоксанової рідини Необхідно також відзначити, що наявність у порожнина, що утворена виїмкою у верхньому конструкції високовольтного імпульсного кондендодатковому ізоляторі і кришкою конденсатора, сатора з плівковим діелектриком компенсатора заповнена елегазом. Конденсатор призначений температурної зміни об'єму рідини, що просочує, для експлуатації при температурі навколишнього дозволяє експлуатувати конденсатор з більшою середовища 100°С, елегаз у конденсаторі знахочастотою проходження зарядів-розрядів, тому що величина частоти проходження зарядів-розрядів диться під надлишковим тиском 1,5 × 105 Па. Застопрямо пропорційна втратам енергії в конденсаторі сування в конструкції конденсатора компенсатора і, відповідно, температурі усередині конденсатора. температурної зміни обсягу рідини, що просочує, Таким чином, сукупність істотних ознак висодозволило, у порівнянні з прототипом, використоковольтного імпульсного конденсатора з плівковим вувати конденсатор з частотою проходження задіелектриком дозволяє забезпечити його тривалу рядів-розрядів 0,5Гц, а при повторнонадійну експлуатацію при підвищених температукороткочасному режимі роботи - 1Гц. рах і за рахунок цього підвищити його експлуатаТаким чином корисна модель, що заявляється, ційні характеристики. забезпечує тривалу надійну експлуатацію високоСуть корисної моделі пояснюється прикладевольтного імпульсного конденсатора з плівковим ним кресленням, на якому зображений подовжній діелектриком при підвищених температурах і порозріз високовольтного імпульсного конденсатора ліпшує експлуатаційні характеристики конденсатоз плівковим діелектриком. ра в цілому. Високовольтний імпульсний конденсатор із плівковим діелектриком містить розміщений у циліндричному металевому корпусі 1 порожнистий циліндричний пакет секцій 2, що складається з 7 Комп’ютерна в ерстка Г. Паяльніков 39046 8 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601