Спосіб виготовлення високовольтних імпульсних конденсаторів із тришаровим плівковим діелектриком

Реферат: Спосіб виготовлення високовольтних імпульсних конденсаторів із тришаровим плівковим діелектриком, при якому попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора, середнього ресурсу та умов його експлуатації, визначають матеріал тришарового плівкового діелектрика, величину робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора, розміри секції та загальну кількість секцій, кількість секцій в групі й кількість груп секцій, потім виконують намотування секцій, збирання їх у пакет, при якому секції електрично з'єднують між собою паралельно у групи секцій, а групи секцій з'єднують між собою послідовно, встановлюють пакет секцій в корпус конденсатора і з'єднують його з високовольтними виводами конденсатора, герметично з'єднують кришку з корпусом конденсатора, виконують термовакуумне сушіння й просочення конденсатора. Величину робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора визначають з емпіричної залежності: 1 m Ep  k  N , де N - заданий середній ресурс конденсатора; k - дослідний коефіцієнт, що залежить від режиму експлуатації k  6  1024  2  1022 ; m - дослідний коефіцієнт, що залежить від типу діелектрика, m  7,0  8,0 . конденсатора, UA 103352 U (12) UA 103352 U UA 103352 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до області електротехніки, а саме до технології виготовлення високовольтних імпульсних конденсаторів і може бути використана при промисловому виробництві високовольтних імпульсних конденсаторів із органічним діелектриком. Відомий спосіб виготовлення високовольтних імпульсних конденсаторів із паперовим діелектриком (Кучинский Г.С. Высоковольтные импульсные конденсаторы - Л.: Энергия, 1973. 176 с.), при якому попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора й габаритних розмірів ізоляційного корпусу конденсатора, вибирають паперовий діелектрик секції, визначають розміри секції та загальну кількість секцій, кількість секцій в групі та кількість груп секцій, потім виконують намотування секцій, збирання їх у пакет, при якому секції електрично з'єднують між собою паралельно в групи секцій, а групи секцій з'єднують між собою послідовно, встановлюють пакет секцій в ізоляційний корпус конденсатора і з'єднують його з високовольтними виводами конденсатора, герметично з'єднують кришку з корпусом конденсатора, виконують термовакуумне сушіння й просочення конденсатора. Для створення конденсаторів з іншими робочими параметрами застосовують інший рідкий просочуючий діелектрик, який має іншу відносну діелектричну проникність. Ознаками, що збігаються з суттєвими ознаками технічного рішення, яке заявляється, є такі попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора, визначають матеріал діелектрика, розміри секції та загальну кількість секцій, кількість секцій в групі та кількість груп секцій, потім виконують намотування секцій, збирання їх у пакет, при якому секції електрично з'єднують між собою паралельно в групи секцій, а групи секцій з'єднують між собою послідовно, встановлюють пакет секцій в ізоляційний корпус конденсатора і з'єднують його з високовольтними виводами конденсатора, герметично з'єднують кришку з корпусом конденсатора, виконують термовакуумне сушіння й просочення конденсатора. До причин, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату, слід віднести застосування різних типів рідкого просочуючого діелектрика для створення нового типу конденсаторів та проведення тривалих випробувань для визначення середнього ресурсу конденсаторів, що збільшує час їх виготовлення. Відомий спосіб виготовлення ряду високовольтних імпульсних конденсаторів (Пат. № 95772, Україна, H01G 4/20(2006.01), 12.01.2015, бюл. № 1/2015), при якому попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора, габаритних розмірів ізоляційного корпусу конденсатора, середнього ресурсу та умов його експлуатації, визначають матеріал тришарового плівкового діелектрика, визначають величину робочої напруженості електричного поля в тришаровому плівковому діелектрику конденсатора, визначають розміри секції та загальну кількість секцій, кількість секцій у групі та кількість груп секцій, потім виконують намотування секцій, збирання їх у пакет, при якому секції електрично з'єднують між собою паралельно в групи секцій, а групи секцій з'єднують між собою послідовно, встановлюють пакет секцій в ізоляційний корпус конденсатора і з'єднують його·з високовольтними виводами конденсатора, герметично з'єднують кришкуз корпусом конденсатора, виконують термовакуумне сушіння й просочення конденсатора. Для виготовлення ряду конденсаторів в однаковому ізоляційному корпусі зберігають постійними розраховану загальну кількість секцій та величину електричної напруги на кожній групі секцій (величину робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора), змінюють кількість послідовно з'єднаних груп секцій та паралельно з'єднаних секцій в групі при розміщенні їх у даному ізоляційному корпусі. Ознаками, що збігаються з суттєвими ознаками технічного рішення, яке заявляється, є такі: - діелектрик секції складається із трьох шарів полімерної плівки; - попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора, середнього ресурсу та умов його експлуатації, визначають матеріал тришарового плівкового діелектрика, величину робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора, розміри секції та загальну кількість секцій, кількість секцій в групі й кількість груп секцій, потім виконують намотування секцій, збирання їх у пакет, при якому секції електрично з'єднують між собою паралельно в групи секцій, а групи секцій з'єднують між собою послідовно, встановлюють пакет секцій в корпус конденсатора і з'єднують його з високовольтними виводами конденсатора, герметично з'єднують кришку з корпусом конденсатора, виконують термовакуумне сушіння і просочення конденсатора. До причин, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату, слід віднести те, що у відомому технічному рішенні для всього ряду високовольтних імпульсних конденсаторів зберігається та сама величина робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора і, відповідно, конденсатори мають середній ресурс одного порядку. При створенні конденсаторів з іншою величиною робочої напруженості електричного поля в діелектрику й, відповідно, іншим середнім ресурсом необхідне проведення тривалих 1 UA 103352 U 5 10 15 20 випробувань дослідних зразків конденсаторів, що приводить до збільшення часу й витрат на виготовлення конденсаторів. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення способу виготовлення високовольтних імпульсних конденсаторів із тришаровим плівковим діелектриком шляхом вибору величини робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора, що дозволить скоротити час виготовлення конденсаторів із заданими робочими параметрами, і за рахунок цього зменшити витрати на їх виготовлення. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення високовольтних імпульсних конденсаторів із тришаровим плівковим діелектриком, при якому попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора, середнього ресурсу та умов його експлуатації, визначають матеріал тришарового плівкового діелектрика, величину робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора, розміри секції та загальну кількість секцій, кількість секцій в групі й кількість груп секцій, потім виконують намотування секцій, збирання їх у пакет, при якому секції електрично з'єднують між собою паралельно у групи секцій, а групи секцій з'єднують між собою послідовно, встановлюють пакет секцій в корпус конденсатора і з'єднують його з високовольтними виводами конденсатора, герметично з'єднують кришку з корпусом конденсатора, виконують термовакуумне сушіння й просочення конденсатора, який відрізняється тим, що величину робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора визначають з емпіричної залежності: 1 m Ep  k  N , де N - заданий середній ресурс конденсатора; k - дослідний коефіцієнт, що залежить k  6  10 24  2  10 22 від режиму експлуатації конденсатора, ; m - дослідний коефіцієнт, що залежить від типу діелектрика, m  7,0  8,0 . 25 Розкриваючи причинно-наслідковий зв'язок між суттєвими ознаками корисної моделі, що заявляється, та очікуваним технічним результатом, необхідно відзначити таке. Ознака величину робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора 1 m визначають з емпіричної залежності: Ep  k  N , де N - заданий середній ресурс конденсатора; k - дослідний коефіцієнт, що залежить від режиму експлуатації конденсатора, 30 35 40 45 50 55 k  6  1024  2  1022 ; m - дослідний коефіцієнт, що залежить від типу діелектрика, m  7,0  8,0 " дозволяє вибрати величину робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора, скоротити час виготовлення конденсаторів із заданими робочими параметрами й ресурсом та зменшити витрати на їх виготовлення. Найважливішим параметром будь-якого високовольтного імпульсного конденсатора є його середній ресурс, на який впливають такі фактори: величина напруженості електричного поля в діелектрику, матеріал діелектрика тощо. Однак, основним фактором, що визначає ресурс конденсатора, є величина робочої напруженості електричного поля в його діелектрику. Як показує практика високовольтного конденсаторобудування, при виборі величини робочої напруженості електричного поля в діелектрику для визначення заданого середнього ресурсу конденсатора необхідно проведення тривалих випробувань дослідних зразків конденсаторів, що приводить до збільшення часу й витрат на виготовлення конденсаторів. В ІІПТ НАН України проведено експериментальні дослідження із визначення залежності середнього ресурсу високовольтних імпульсних конденсаторів від величини робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора для різних матеріалів діелектричних систем на основі тришарового плівкового діелектрика, просоченого малов'язкими діелектричними рідинами, такими як: фенілксилілетаном, трансформаторним маслом, поліметилсилоксановою рідиною, які широко застосовуються в силовому конденсаторобудуванні при просоченні плівкових діелектриків. За результатами досліджень отримані емпірично залежності. Спосіб здійснюють таким чином. Попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора, середнього ресурсу та умов його експлуатації, визначають матеріал тришарового плівкового діелектрика та обирають дослідні коефіцієнти: k та m , що залежать від режиму експлуатації конденсатора й типу діелектрика. Із емпіричної залежності середнього ресурсу високовольтних імпульсних конденсаторів від величини робочої напруженості електричного поля в діелектрику, яку одержано експериментальним шляхом для вибраного тришарового плівкового діелектрика 2 UA 103352 U 5 10 секції конденсатора розраховують величину робочої напруженості електричного поля, яка забезпечить робочі параметри конденсатора та його середній ресурс. На підставі виконаних розрахунків визначають розміри секції та загальну кількість секцій. Потім визначають кількість секцій у групі й кількість груп секцій. Виконують намотування секцій, збирання їх у пакет, при якому секції електрично з'єднують між собою паралельно в групи секцій, а групи секцій з'єднують між собою послідовно. Встановлюють пакет секцій в корпус конденсатора і з'єднують його з високовольтними виводами конденсатора. Герметично з'єднують кришку з корпусом конденсатора, виконують термовакуумне сушіння й просочення конденсатора. У таблиці 1 наведено значення дослідних коефіцієнтів k та m для деяких найбільш поширених плівкових матеріалів діелектрика секцій конденсатора. Таблиця 1 Значення коефіцієнтів плівкового Просочуючий діелектрик k m -22 фенілксилілетан 1,1·10 7,025 поліметилсилоксанова -23 Поліпропіленово1,26·10 7,263 рідина поліетилентерефталатний трансформаторне масло Т-23 8,4·10 7,061 1500 -23 Поліпропіленовий фенілксилілетан 6,89·10 7,125 поліметилсилоксанова -23 1,6·10 7,577 рідина Поліетилентерефталатний трансформаторне масло Т-23 1,66·10 7,107 1500 -23 фенілксилілетан 4,5·10 7,088 поліметилсилоксанова -24 Поліетилентерефталатно5,7·10 7,358 рідина полікарбонатний трансформаторне масло Т-23 8,96·10 7,1025 1500. Тип тришарового діелектрика 15 20 За способом, що заявляється, створено високовольтні імпульсні конденсатори. За діелектрик секцій конденсаторів обрано однаковий тришаровий поліпропіленовополіетилентерефталатний плівковий діелектрик, просочений трансформаторним маслом типа -23 Т-1500, при цьому коефіцієнти к та т відповідно мають значення 8,4·10 й 7,061. У таблиці 2 наведено параметри створених високовольтних імпульсних конденсаторів. Проведені ресурсні випробування дослідних зразків високовольтних імпульсних конденсаторів ИМП-10-5, ИМП-50-0,5 та ИМП-50-1 показали відповідність обраних величин робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсаторів заданим величинам їх середніх ресурсів. Таблиця 2 Тип конденсатора ИМП-10-5 ИМП-50-0,5 ИМП-50-1 25 Робоча· напруга, кВ 10 50 50 Робоча напруженість Середній ресурс, електричного поля в зарядів-розрядів діелектрику, кВ/мм 9 57,1 2,2·10 8 92,6 1·10 6 128,2 8,4·10 Номінальна ємність, мкФ 5 0,5 1 Таким чином, застосування способу, що заявляється, дозволяє скоротити час виготовлення конденсаторів із заданими робочими параметрами, і за рахунок цього зменшити витрати на їх виготовлення. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 Спосіб виготовлення високовольтних імпульсних конденсаторів із тришаровим плівковим діелектриком, при якому попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора, середнього ресурсу та умов його експлуатації, визначають матеріал тришарового плівкового 3 UA 103352 U 5 діелектрика, величину робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора, розміри секції та загальну кількість секцій, кількість секцій в групі й кількість груп секцій, потім виконують намотування секцій, збирання їх у пакет, при якому секції електрично з'єднують між собою паралельно у групи секцій, а групи секцій з'єднують між собою послідовно, встановлюють пакет секцій в корпус конденсатора і з'єднують його з високовольтними виводами конденсатора, герметично з'єднують кришку з корпусом конденсатора, виконують термовакуумне сушіння й просочення конденсатора, який відрізняється тим, що величину робочої напруженості електричного поля в діелектрику конденсатора визначають з емпіричної залежності: 1 m Ep  k  N 10 де N - заданий середній ресурс конденсатора; k - дослідний коефіцієнт, що залежить від режиму експлуатації k  6  1024  2  1022 ; m - дослідний коефіцієнт, що залежить від типу діелектрика, m  7,0  8,0 . конденсатора, Комп’ютерна верстка І. Скворцова Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4