Спосіб виготовлення ряду високовольтних імпульсних конденсаторів

Реферат: Спосіб виготовлення ряду високовольтних імпульсних конденсаторів, при якому попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора і габаритних розмірів ізоляційного корпусу конденсатора, вибирають органічний діелектрик секції, визначають розміри секції та загальну кількість секцій, кількість секцій в групі та кількість груп секцій, потім виконують намотування секцій, зборку їх у пакет, при якій 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 і просочення конденсатора. Зберігаючи постійними розраховану загальну кількість секцій та величину електричної напруги на кожній групі секцій, змінюють кількість послідовно з'єднаних груп секцій та паралельно з'єднаних секцій в групі при розміщенні їх в даному ізоляційному корпусі, при цьому як органічний діелектрик секції використовують діелектрик, що складається з трьох шарів полімерної плівки. UA 95772 U (54) СПОСІБ ВИГОТОВЛЕННЯ РЯДУ ВИСОКОВОЛЬТНИХ ІМПУЛЬСНИХ КОНДЕНСАТОРІВ UA 95772 U UA 95772 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 з органічним діелектриком. Відомий спосіб виготовлення високовольтних імпульсних конденсаторів з паперовим діелектриком [Гулевич А.И. Производство силовых конденсаторов / А.И. Гулевич, А.П. Киреев, изд.3-е, перераб и доп. - М.: Высшая школа, 1975. - 365 с], при якому попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора і габаритних розмірів металевого корпусу конденсатора, вибирають паперовий діелектрик секції, визначають розміри секції та загальну кількість секцій, виконують намотування секцій, зборку їх у пакет, при якій секції електрично з'єднують між собою, встановлюють пакет секцій у металевий корпус, з'єднують пакет секцій з високовольтними виводами конденсатора, які розміщені на кришці металевого корпусу та встановлені в керамічних ізоляторах, герметично з'єднують кришку з металевим корпусом, виконують термовакуумне сушіння і просочення конденсаторів. Для створення конденсаторів з іншими робочими параметрами змінюють кількість секцій в пакетах та керамічні ізолятори, які розраховані на визначену напругу. При цьому використовують інші металеві корпуси, які мають з виготовленим конденсатором однакові розміри дна корпусу, а висоту вибирають виходячи з нових габаритів пакета секцій. Ознаками, що збігаються з суттєвими ознаками способу, що заявляється, є такі - виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора і габаритних розмірів корпусу конденсатора, вибирають органічний діелектрик секції, визначають розміри секції, загальну кількість секцій, потім виконують намотування секцій і зборку їх у пакет, при якій секції електрично з'єднують між собою, встановлюють пакет секцій в корпус конденсатора, з'єднують його з високовольтними виводами конденсатора, герметично з'єднують кришку з корпусом, виконують термовакуумне сушіння і просочення конденсатора. До причин, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату слід віднести використання металевого корпусу конденсатора та паперового діелектрика, що має відносно невисоку електричну міцність. Для кожного конденсатора з іншими робочими параметрами необхідно визначити нову кількість секцій, виготовити новий металевий корпус та керамічні ізолятори, які використовують для визначеної напруги. Відомий спосіб виготовлення високовольтних імпульсних конденсаторів з паперовим діелектриком [Кучинский Г.С. Высоковольтные импульсные конденсаторы - Л.: Энергия, 1973. 176 с], при якому попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора і 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, зборку їх у пакет, при якій 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 і просочення конденсатора. Для створення конденсаторів з іншими робочими параметрами (ємністю) застосовують інший рідкий просочуючий діелектрик, який має більшу відносну діелектричну проникність. Ознаками, що збігаються з суттєвими ознаками способу, що заявляється, є такі попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора і габаритних розмірів ізоляційного корпуса конденсатора, вибирають органічний діелектрик секції, визначають розміри секції та загальну кількість секцій, кількість секцій в групі та кількість груп секцій, потім виконують намотування секцій, зборку їх у пакет, при якій 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 і просочення конденсатора. До причин, що перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату, слід віднести застосування паперового діелектрика, який має недостатню високу електричну міцність, і застосування декількох типів рідкого діелектрика. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення способу виготовлення ряду високовольтних імпульсних конденсаторів шляхом застосування діелектрика нового типу та зміни кількості груп секцій в пакеті та кількості секцій в групі, що дозволить одержати конденсатори з однаковим ізоляційним корпусом, які мають різні робочі параметри, і за рахунок цього скоротити час та зменшити витрати на виготовлення конденсаторів одного ряду. Поставлена задача вирішується тим, що в способі виготовлення ряду високовольтних імпульсних конденсаторів, при якому попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів 1 UA 95772 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 конденсатора і габаритних розмірів ізоляційного корпусу конденсатора, вибирають органічний діелектрик секції, визначають розміри секції та загальну кількість секцій, кількість секцій в групі та кількість груп секцій, потім виконують намотування секцій, зборку їх у пакет, при якій 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 і просочення конденсатора, в якому, згідно з корисною моделлю, зберігаючи постійними розраховану загальну кількість секцій та величину електричної напруги на кожній групі секцій, змінюють кількість послідовно з'єднаних груп секцій та паралельно з'єднаних секцій в групі при розміщенні їх в даному ізоляційному корпусі, при цьому як органічний діелектрик секції використовують діелектрик, що складається з трьох шарів полімерної плівки. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляються, та технічним результатом полягає у такому. Ознаки, зберігаючи постійними розраховану загальну кількість секцій та величину електричної напруги на кожній групі секцій, змінюють кількість послідовно з'єднаних груп секцій та паралельно з'єднаних секцій в групі при розміщенні їх в даному ізоляційному корпусі, при цьому як органічний діелектрик секції використовують діелектрик, що складається з трьох шарів полімерної плівки дозволяє скоротити час та зменшити витрати на виготовлення конденсаторів одного ряду з однаковим ізоляційним корпусом, які мають різні робочі параметри, розширити номенклатуру високовольтних імпульсних конденсаторів, забезпечуючи при цьому високу електричну міцність діелектрика секцій. Паралельним електричним з'єднанням секцій конденсатора між собою в групи забезпечується величина номінальної ємності конденсатора, а послідовним електричним з'єднанням між собою груп секцій забезпечується його робоча напруга. Змінюючи кількість послідовно з'єднаних груп секції та паралельно з'єднаних секцій в групі, одержують конденсатори з новим сполученням параметрів - робочої напруги і номінальної ємності. Визначальною величиною при створенні ряду високовольтних імпульсних конденсаторів є величина електричної напруги на кожній групі секцій. Забезпечення цієї величини постійною для всього ряду конденсаторів дозволяє використовувати одну конструкцію секції. Діелектрик секції на основі полімерних плівок забезпечує тривалу електричну міцність при високих значеннях електричної напруги. Як показали експериментальні дослідження, що проведені в ІІПТ НАН України, діелектрик на основі полімерних плівок, просочений малов'язкою діелектричною рідиною, має значно більш високі значення короткочасної і тривалої електричної міцності, ніж паперовий і паперовоплівковий діелектрики, що раніше використовувались в конструкціях високовольтних імпульсних конденсаторів. При цьому було встановлено, що найбільш оптимальною є конструкція діелектрика, що складається з трьох шарів полімерної плівки, наприклад, поліпропіленової або комбінації поліпропіленової і поліетилентерефталатної плівок. Плівковий діелектрик має більш високу електричну міцність, що дозволяє застосовувати в ньому і більш високі значення робочої напруженості електричного поля порівняно з паперовим і паперово-плівковим діелектриками. Спосіб здійснюють таким чином. Попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів високовольтного імпульсного конденсатора (напруга, ємність, частота) і габаритних розмірів ізоляційного корпусу, вибирають діелектрик секції конденсатора, що складається із трьох шарів полімерної плівки. На підставі виконаних розрахунків визначають розміри секції та загальну кількість секцій. Потім визначають кількість секцій в групі та кількість груп секцій, виходячи з того, щоб при їх електричному з'єднанні отримати робочі параметри конденсатора. Виконують намотування секцій, зборку їх у пакет, при якій секції електрично з'єднують між собою паралельно в групи секцій, які з'єднують між собою послідовно. Зібраний пакет секцій встановлюють в ізоляційний корпус і з'єднують його з високовольтними виводами конденсатора, герметично з'єднують кришку з корпусом конденсатора і виконують термовакуумне сушіння і просочення конденсатора рідким діелектриком. Далі, для одержання високовольтного імпульсного конденсатора з іншими робочими параметрами на базі одного ізоляційного корпусу, збирають новий пакет секцій, зберігаючи постійною розраховану загальну кількість секцій. Потім змінюють кількість послідовно з'єднаних груп секції та паралельно з'єднаних секцій в групі, зберігаючи постійною величину електричної напруги на кожній групі секцій. Встановлюють пакет секцій з новою кількістю послідовно з'єднаних груп секції та паралельно з'єднаних секцій в групі в ізоляційний корпус конденсатора і продовжують процес зборки, при цьому після закінчення отримують 2 UA 95772 U 5 високовольтний імпульсний конденсатор з новими робочими параметрами. Змінюючи таким чином декілька разів кількість послідовно з'єднаних груп секції та паралельно з'єднаних секцій в групі, отримують ряд високовольтних імпульсних конденсаторів, які виготовлені на базі одного ізоляційного корпусу та мають однакові конструктивні елементи. За способом, що заявляється, створено ряд високовольтних імпульсних конденсаторів на базі одного ізоляційного корпусу з робочою напругою від 5 до 150 кВ і номінальною ємністю від 0,1 до 100 мкФ, технічні характеристики яких наведено в таблиці. Таблиця Технічні характеристики конденсаторів Тип ИМП-5-100 ИМП-10-25 ИМП-150-0,1 ИМП-20-6,3 ИМП-75-0,47 ИМП-25-4 ИМП-60-0,7 ИМП-50-1 ИМП-3 0-2,7 ИМП-100-0,25 ИМП-15-12 10 15 20 25 Uр, кВ 5 10 150 20 75 25 60 50 30 100 15 Cн, мкФ 100 25 0,1 6,3 0,47 4 0,7 1,0 2,7 0,25 12 dн, Uс, мкм кВ к 3 39 Ep, кВ/мм 5 128,2 n m 1 2 30 4 15 5 12 10 6 20 3 60 30 2 15 4 12 5 6 10 3 20 Ν, шт. Розміри корпусу конденсатора, мм 60 506156326 Де: Up - робоча напруга конденсатора, кВ; Сн - номінальна ємність конденсатора, мкФ; к - кількість полімерних плівок у діелектрику; dн - номінальна товщина діелектрика, мкм; Uс - величина електричної напруги на кожній групі секцій, кВ; Ер - робоча напруженість електричного поля в діелектрику, кВ/мм; n - кількість груп секцій; m - кількість секцій в групі; N- загальна кількість секцій, шт. Як діелектрик секцій конденсаторів застосовано тришаровий органічний діелектрик на основі полімерних плівок поліпропіленової і поліетилентерефталатної. В цих конденсаторах використано однакові діелектричні матеріали (полімерні плівки і просочуюча рідина), конструкція секцій та конструктивні елементи, такі як ізоляційний корпус, кришка, високовольтні виводи конденсатора, стяжні хомути і щоки для пакета секцій, вставні струмовиводи секцій, з'єднувальні шини і міжгрупова ізоляція в пакеті. Таким чином, застосування способу, що заявляється, дозволяє скоротити час та зменшити витрати на виготовлення конденсаторів одного ряду з однаковим ізоляційним корпусом, які мають різні робочі параметри. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 30 35 40 Спосіб виготовлення ряду високовольтних імпульсних конденсаторів, при якому попередньо, виходячи із заданих робочих параметрів конденсатора і габаритних розмірів ізоляційного корпусу конденсатора, вибирають органічний діелектрик секції, визначають розміри секції та загальну кількість секцій, кількість секцій в групі та кількість груп секцій, потім виконують намотування секцій, зборку їх у пакет, при якій 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 і просочення конденсатора, який відрізняється тим, що, зберігаючи постійними розраховану загальну кількість секцій та величину електричної напруги на кожній групі секцій, змінюють кількість послідовно з'єднаних груп секцій та паралельно з'єднаних секцій в групі при розміщенні їх в даному ізоляційному корпусі, при цьому як органічний діелектрик секції використовують діелектрик, що складається з трьох шарів полімерної плівки. 3 UA 95772 U Комп’ютерна верстка Д. Шеверун Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4