Високовольтний імпульсний конденсатор

Високовольтний імпульсний конденсатор, що містить корпус з розміщеним у ньому пакетом конденсаторних секцій зі вставними струмовиводами у вигляді стрічки, ізолюючу кришку, плоскі струмопровідні шини Г-подібної форми, електрично з'єднані зі вставними струмовиводами крайніх секцій пакета конденсаторних секцій та високовольтні виводи конденсатора, що встановлені на горизонтальних поличках плоских струмопровідних шин, який відрізняється тим, що вставні струмовиводи кожної секції пакета конденсаторних секцій виведені на верхній торець секції, рознесені в різні сторони по ширині секції та електрично з'єднані з сусідніми секціями, а нижні частини вертикальних поличок плоских струмопровідних шин загнуті і покладені на вставні струмовиводи крайніх секцій пакета конденсаторних секцій. Винахід належить до електротехніки, зокрема до високовольтних імпульсних конденсаторів, і може бути використаний при створенні ємнісних накопичувачів електричної енергії різних електротехнічних пристроїв. Відомий високовольтний імпульсний конденсатор (А.с. СРСР №621028 МПК2 H01G1/00, опубл. БВ №31, 1978р., с.177), який містить корпус з розміщеним в ньому пакетом конденсаторних секцій зі вставними струмовиводами, ізолюючу кришку корпусу з розрядником і плоску струмопровідну шину, електрично з'єднану з пакетом і розрядником, і ізолюючу перегородку. Зовнішній вивід конденсатора виконано в стінці корпусу і з'єднано з пакетом конденсаторних секцій. На ізолюючій кришці корпусу розміщено плоску струмопровідну шину, на якій установлено розрядник, зовнішній високовольтний вивід конденсатора розміщено в стінці корпусу, протилежній місцю електричного з'єднання плоскої струмопровідної шини з пакетом конденсаторних секцій. Ізолюючу перегородку розміщено на боковій стінці корпусу між виводами конденсатора та розрядника, а плоска струмопровідна шина електрично з'єднана зі вставними струмовиводами крайніх секцій пакета. Ознаками, які збігаються з суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, є наступні корпус конденсатора з розміщеним у ньому пакетом конденсаторних секцій зі вставними струмовиводами, ізолююча кришка, високовольтні виводи конденсатора, плоска струмопровідна шина, електрично з'єднана зі вставними струмовиводами крайніх секцій пакета конденсаторних секцій. Причиною, що перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату, є те, що конструкція конденсатора приводить до великих втрат енергії в металевих частинах конденсатора, що не дозволяє забезпечити тривалу надійну експлуатацію конденсатора в імпульсному режимі з підвищеною частотою проходження зарядів-розрядів. Як прототип прийнятий високовольтний імпульсний конденсатор (патент України № 57842, МПК7 H01G4/00, опубл. 15.07.2003р., Бюл. №7), який містить корпус з розміщеним у ньому пакетом (19) UA (11) 94788 (13) (21) a200908532 (22) 13.08.2009 (24) 10.06.2011 (46) 10.06.2011, Бюл.№ 11, 2011 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 1355017 A1; 20.02.1995 SU 420022 A1; 15.03.1974 UA 48313 C2; 15.08.2002 SU 382156 A1; 01.01.1973 UA 57842 C2; 15.07.2003 SU 621028 A1; 25.08.1978 US 3302082 A; 31.01.1967 SU 383099 A1; 01.01.1973 C2 1 3 конденсаторних секцій зі вставними струмовиводами, ізолюючу кришку, високовольтні виводи конденсатора та плоску струмопровідну шину, електрично з'єднану зі вставними струмовиводами крайньої секції пакета секцій, при цьому конденсатор оснащений другою плоскою струмопровідною шиною, електрично з'єднаною з іншою крайньою секцією пакета секцій, вставні струмовиводи виконано у вигляді складеної удвоє стрічки і установлено з боку перегину стрічки в секцію конденсатора, а з другого боку стрічки відігнуто у різні боки і загнуто з боку протилежних торців секції на їх плоскі боки, причому плоскі струмопровідні шини виконано Г-подібної форми, притиснуто вертикальною поличкою до струмовиводів крайніх секцій, а на горизонтальній поличці кожної шини встановлено вивід конденсатора. Ознаками, які збігаються з суттєвими ознаками технічного рішення, що заявляється, є наступні конденсатор містить корпус з розміщеним у ньому пакетом конденсаторних секцій зі вставними струмовиводами у вигляді стрічки, ізолюючу кришку, плоскі струмопровідні шини Г-подібної форми, електрично з'єднані зі вставними струмовиводами крайніх секції пакета конденсаторних секцій та високовольтні виводи конденсатора, що встановлені на горизонтальних поличках плоских струмопровідних шин. Причиною, що перешкоджає одержанню очікуваного технічного результату є те, що електричне з'єднання секцій між собою в пакеті і з плоскими струмопровідними шинами, здійснюється шляхом контакту притисненням вставних струмовиводів сусідніх секцій та плоских струмопровідних шин зі вставними струмовиводами крайніх секцій пакета конденсаторних секцій. При такому електричному контакті виникає відносно великий опір контактних переходів вивід-вивід і шина-вивід, величина яких в основному залежить від тиску на контактуючі поверхні і від площі контактуючих поверхонь. Так як тиск на контактуючу поверхню вставних струмовиводів сусідніх контактуючих секцій забезпечується при обпресуванні пакета конденсаторних секцій у процесі виготовлення конденсатора, а при використанні в секції тонкого діелектрика, наприклад, чисто плівкового, що складається з трьох шарів полімерних плівок, сумарна товщина яких значно менше складеної вдвічі стрічки вставного струмовиводу, то в місці знаходження вставного струмовиводу виникає перетиснення робочого діелектрика конденсатора, що призводить до зниження надійності конденсатора в цілому. Крім того, у випадку застосування чисто плівкового діелектрика, великі тиски при обпресуванні пакета секцій взагалі не припустимі, тому що не буде забезпечене якісне просочення робочого діелектрика конденсатора, що призводить до зниження надійності конденсатора. При установленні вставних струмовиводів у секцію, технологічно дуже важко добитися співвісності вставних струмовиводів всіх секцій пакета. Тому при зборці пакета секцій часто вставні струмовиводи сусідніх контактуючих секцій не прилягають один до одного по всій поверхні і відбувається зменшення контактної поверхні, що призводить до зростання опору контактного пере 94788 4 ходу вивід-вивід. Сукупність всіх цих факторів не забезпечує надійний електричний контакт між струмоведучими частинами високовольтного імпульсного конденсатора та тривалу надійну експлуатацію в імпульсному режимі з підвищеною частотою проходження зарядів-розрядів. В основу винаходу поставлена задача вдосконалення високовольтного імпульсного конденсатора шляхом зміни конструкції вставних струмовиводів секції та плоских струмопровідних шин, їхнього розташування і електричного з'єднання між собою та у пакеті конденсаторних секцій, що дозволить забезпечити надійний електричний контакт секцій між собою в пакеті й із плоскими струмопровідними шинами, і за рахунок цього забезпечити надійну експлуатацію конденсатора в імпульсному режимі з підвищеною частотою проходження зарядів-розрядів. Суть винаходу полягає в тому, що у високовольтному імпульсному конденсаторі, який містить корпус з розміщеним у ньому пакетом конденсаторних секцій зі вставними струмовиводами у вигляді стрічки, ізолюючу кришку, плоскі струмопровідні шини Г-подібної форми, електрично з'єднані зі вставними струмовиводами крайніх секцій пакета конденсаторних секцій, та високовольтні виводи конденсатора, що встановлені на горизонтальних поличках плоских струмопровідних шин, відповідно до винаходу, вставні струмовиводи кожної секції виведені на верхній торець секції пакета конденсаторних секцій, рознесені в різні сторони по ширині секції та електрично з'єднані з сусідніми секціями, а нижні частини вертикальних поличок плоских струмопровідних шин загнуті і покладені на вставні струмовиводи крайніх секцій пакета конденсаторних секцій. Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю суттєвих ознак винаходу, що заявляється, і очікуваним технічним результатом, необхідно відзначити наступне. Відмітна ознака: "...вставні струмовиводи кожної секції виведені на верхній торець секції пакета конденсаторних секцій, рознесені в різні сторони по ширині секції та електрично з'єднані з сусідніми секціями..." дозволяє забезпечити надійний електричний контакт між сусідніми секціями пакета з малою величиною опору контактного переходу, виконаного, наприклад, пайкою або зварюванням і з повним збігом контактуючих поверхонь між собою. Слід зазначити, що величина опору контактного переходу шляхом пайки або зварювання, за інших рівних умов, значно нижче величини опору контактного переходу, виконаного натисканням. Виведення вставних струмовиводів на один торець секції більш технологічно, ніж виведення вставних струмовиводів на протилежні торці, а рознесенням їх у різні сторони по ширині секції забезпечується необхідна електрична міцність між вставними струмовиводами протилежної полярності. Необхідно відзначити, що застосування технічного рішення, що заявляється, дозволяє відмовитися від залежності від тиску обпресування пакета секції, а це у свою чергу дозволяє підвищити частоту проходження зарядів-розрядів високовольтного імпульсного конденсатора за рахунок засто 5 сування в його конструкції секцій з чисто плівковим діелектриком. Відмітна ознака "...нижні частини вертикальних поличок плоских струмопровідних шин загнуті і покладені на вставні струмовиводи крайніх секцій пакета конденсаторних секцій..." забезпечує надійний електричний контакт між виводами конденсатора й пакетом конденсаторних секцій з малою величиною опору контактного переходу, виконаного, наприклад, шляхом пайки або зварювання. Крім того, застосування технічного рішення, що заявляється, дозволяє зменшити геометричні розміри струмопровідної шини, що приводить до зниження її активного опору, що, у свою чергу, приводить до зменшення втрат енергії в металевих частинах конденсатора при його роботі в імпульсному режимі з підвищеною частотою зарядіврозрядів. Таким чином, сукупність суттєвих ознак високовольтного імпульсного конденсатора дозволяє шляхом зміни конструкції вставних струмовиводів секції та плоских струмопровідних шин, їхнього розташування і електричного з'єднання між собою та у пакеті конденсаторних секцій забезпечити надійний електричний контакт секцій між собою в пакеті й із плоскими струмопровідними шинами, і за рахунок цього забезпечити надійну експлуатацію конденсатора в імпульсному режимі з підвищеною частотою проходження зарядів-розрядів. Суть винаходу пояснюється прикладеним кресленням, де на Фіг.1 зображено поздовжній розріз конденсатора, на Фіг.2 - поперечний розріз конденсатора, на Фіг.3 і 4 - секція зі встановленими в ній вставними струмовиводами. Високовольтний імпульсний конденсатор містить корпус 1 з розміщеним у ньому пакетом конденсаторних секцій 2, що складається із плоскопресованих конденсаторних секцій 3 зі вставними струмовиводами 4 у вигляді стрічки, ізолюючу кришку 5, плоскі струмопровідні шини 6 Г-подібної форми та високовольтні виводи 7. Плоскі струмопровідні шини 6 електрично з'єднані зі вставними струмовиводами 4 крайніх секцій 3 пакета конденсаторних секцій 2. Високовольтні виводи 7 конденсатора встановлені на горизонтальних поличках плоских струмопровідних шин 6. Вставні струмовиводи 4 кожної секції 3 виведені на верхній торець секцій (Фіг.3, 4) пакета конденсаторних секцій 2 (Фіг.2), рознесені в різні сторони по ширині секції (Фіг.3 й 4) і електрично 94788 6 з'єднані з сусідніми секціями 3 шляхом пайки. Нижні частини вертикальних поличок плоских струмоведучих шин 6 загнуті і покладені на вставні струмовиводи крайніх секцій 3 пакета конденсаторних секцій 2. Конденсаторні секції 3 зібрані в пакет і зафіксовані в підтиснутому стані за допомогою хомутів 8. Корпус 1 та ізолююча кришка 5 конденсатора виконані з електроізоляційного матеріалу, а герметичне з'єднання кришки з корпусом здійснено за допомогою зварювання. 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 розроблено високовольтний імпульсний конденсатор типу ИК-50-1 на номінальну напругу 50кВ і номінальною ємністю 1мкФ. Корпус і кришка конденсатора виконані електроізоляційними - із співполімера поліпропілену методом лиття під тиском. У корпусі конденсатора розміщено пакет секцій із чисто плівковим діелектриком, електричне з'єднання секцій у пакеті змішане, послідовно-паралельне. У кожну секцію пакета встановлені два вставних струмовиводи, які виведені на верхній торець секцій і рознесені в різні сторони по ширині секції. Електричне з'єднання секцій між собою в пакеті здійснено за допомогою пайки. Високовольтні виводи конденсатора встановлені на горизонтальній поличці плоских струмопровідних шин Г-подібної форми. Електричне з'єднання виводів конденсатора з пакетом конденсаторних секцій здійснено таким чином: нижні частини вертикальних поличок плоских струмопровідних шин загнуті, покладені та припаяні до вставних струмовиводів крайніх секцій пакета. Конструкція конденсатора забезпечує його тривалу надійну експлуатацію в режимі коливального розряду з частотою проходження зарядіврозрядів 2Гц. Середній ресурс конденсатора ста7 новить 10 зарядів-розрядів. Таким чином, зміна конструкції вставних струмовиводів секції та плоских струмопровідних шин, їхнього розташування і електричного з'єднання між собою та у пакеті конденсаторних секцій, дозволить забезпечити надійний електричний контакт секцій між собою в пакеті і з плоскими струмопровідними шинами й тривалою надійною експлуатацією конденсатора в імпульсному режимі з підвищеною частотою проходження зарядів-розрядів, та розширює експлуатаційні характеристики конденсатора в цілому. 7 Комп’ютерна верстка Н. Лиcенко 94788 8 Підписне Тираж 24 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