Файл: Техника высоких напряжений учеб. пособие.pdf

Вбольшинстве современных конденсаторов секции выполняются рулонного типа. Их наматывают на специальных станках на цилин­ дрическую оправку и после снятия с оправки сплющивают (рис. 15.39).

Всекциях конденсаторов промышленной частоты в качестве ди­ электрика применяется конденсаторная бумага, пропитанная мине­

ральным маслом или хлорированными

/жидкими диэлектриками: пентахлордифенил (совол); трихлордифенил и др. В этих конденсаторах применяется бумага нормальной плотности 1,0 г/см3 марки КОН-І; эта бумага обладает меньшими диэлектрическими потерями по сравне­ нию с бумагой КОН-ІІ (1,2 г/см3). Кро­ ме того, меньшая диэлектрическая про­ ницаемость этой бумаги приводит к умень­

женной плотностью (0,8 г/см3). Чаще всего применяется бумага тол­ щиной 10 мкм. Толщина диэлектрика в секции выбирается как из ус­ ловия высокой электрической прочности (см. рис. 9.8), таки из ус­ ловия возможно более высоких напряженностей частичных разрядов. С учетом этих соображений толщина диэлектрика составляет обычно

604-80 мкм.

Величина рабочей напряженности выбирается главным образом на основании характеристик частичных разрядов. Однако при этом не должно быть чрезмерных перегревов изоляции в рабочем режиме конденсатора.

Исходя из допустимой интенсивности частичных разрядов при рабочем напряжении величина рабочей напряженности в изоляции кон­ денсаторов с пропиткой минеральным (конденсаторным) маслом при­ нимается равной 1204-140 кв/см. Вследствие большой стойкости хлори­ рованных диэлектриков к воздействию частичных разрядов в изоля­ ции, пропитанной этими диэлектриками, величина рабочей напряжен­ ности может быть увеличена до 1604-180 кв/см.

В ряде случаев в конденсаторах применяют избыточное давление пропитывающего состава до 34-5 am, что позволяет увеличить рабочие напряженности (для пропитки минеральным маслом — до 1804-200 кв/см), но зато утяжеляет и усложняет конструкцию корпуса кон­ денсатора.

Удельная реактивная мощность (мощность в единице объема)

конденсатора Р уд = 2л/е£'р, где £ р—величина рабочей напряженности; / — частота; е —диэлектрическая проницаемость изоляции секции. Величина Р уд пропорциональна диэлектрической проницаемости изо­ ляции и квадрату рабочей напряженности. Поэтому применение хло-

446

рированных пропиток, приводящих к более высокой диэлектрической

2,5 -f- 3,5 квар/дм3для конденсаторов с хлорированным диэлектриком). При заданной емкости С|( и номинальном напряжении UH0Mреак­

тивная мощность конденсатора Рк= 2л/ Ul0KCK. Габаритные размеры этого конденсатора могут быть оценены на основании величины

отвода от внутренней части конденсатора целесообразно один из раз­ меров выбирать значительно меньшим, чем два других. Рабочее напряжение секции конденсатора Uz = Epdc. При указанных выше величинах рабочей напряженности и толщины диэлектрика секции рабочее напряжение секции конденсатора промышленной частоты лежит в пределах от 600 до 1000 в. Поэтому при номинальных напряжениях выше 1000 в конденсаторы собираются из нескольких последовательно соединенных секций или групп секций. В последнем случае, в группах, секции соединяются параллельно (см. рис. 15.38,6). При этом число последовательно соединенных секций или групп равно n = Umj U с. Емкость секции или группы Сс = Скп. Из техноло­

жется больше этого значения, то секция разбивается на несколько более мелких секций, включенных параллельно. Эскиз пакета' секций конденсатора приведен на рис. 15.38, в.

Определение геометрических размеров секции производится исходя из емкости секции при заданном диаметре оправки D0, на которуюнаматывается секция, ширине бумаги Ь, толщине диэлектрика сек­ ции dc и толщине фольги 6ф. Ширина фольги выбирается несколько меньше ширины бумаги на величину закраин 2ДЬ, которая по тех­ нологическим соображениям принимается равной 7 -f- 10 мм. Таким

число витков tw = (DH— Ц )/4 (d^-j-d^).

Когда лента из двойного слоя диэлектрика с двумя обкладками наматывается в спираль, то обе ленты диэлектрика попадают в поле

447

между обкладками и емкость секции будет приблизительно в два раза больше, чем в развернутом состоянии, т. е.

Подставив в (15.54) выражение для Д .р и ш/, получим

4(4С -Ң ф С с)4с

Ширина сплющенной секции /7 = (яД0/2) + 4ay(dc -+- <іф). Толщина сплющенной секции Дс == 4w(dc-f й!ф). Зная габаритные размеры сек­ ции, легко определить габаритные размеры пакета секций конденса­ тора.

Для конденсаторов, работающих при напряжении промышленной частоты, весьма важно обеспечить отсутствие перегрева внутренней части пакета секций. Определение перегрева центральной части сло­ истого диэлектрика может быть выполнено достаточно просто, если принять, что tg б не зависит от температуры.

Если имеется симметричный ряд слоев диэлектрика с координата­ ми гь г2, . . . , zh (отсчет ведется от середины центрального слоя) и соответственно теплопроводностями kx, k2, . . . , kh, то для каждого из слоев двукратное интегрирование

уравнения

Рассмотрим сечение конденсатора, изображенное на рис. 15.40. Внутри объема, ограниченного пунктирной линией F, теплоотвод оп­ ределяется коэффициентом теплопроводности вдоль слоев ku, который вследствие наличия фольги намного больше коэффициента теплопровод­ ности поперек слоев В £лое Д4= Д с/2 поток тепла идет перпенди­ кулярно слоям.

Перепад температур между центральной точкой М пакета и на­ ружной поверхностью секций, которая приблизительно может быть принята за изотермическую поверхность, на основании (15.56) бу­

448

где Aj и ki — толщина и коэффициент теплопроводности стенок бака; А„ и /г2 —толщина и коэффициент теплопроводности прослойки масла между пакетом секции и баком; А3 и /г3— толщина и коэффициент ■теплопроводности изоляции пакета секций от бака; kB—коэффициент теплоотдачи с поверхности бака в окружающую среду; 5 — поверх­ ность бака конденсатора, приблизительно равная наружной поверх­ ности пакета секций.

На основании (15.57), (15.58) и (15.59) имеем полный перепад температур между центральной точкой пакета секций и окружающей средой:

Полный перепад температур не должен превышать 30 °С для бу­ мажных конденсаторов с пропиткой нефтяным маслом и 50 °С для бумажных конденсаторов с пропиткой хлордифенилами.

в. Особенности конструкции конденсаторов других типов

В конденсаторах, работающих при повышенной частоте, допусти­ мая рабочая напряженность определяется в основном тепловыми ха­ рактеристиками и обычно лежит в пределах от 30 до 100 кв/см. В кон­ струкциях конденсаторов принимается ряд мер для улучшения от­ вода тепла из секций.

В конденсаторах постоянного напряжения и в импульсных кон­ денсаторах для увеличения электрической прочности изоляция сек­ ций выполняется из бумаги повышенной плотности КОН-II (1,2 г/см3). Из тех же соображений толщина диэлектрика в изоляции секции бе­ рется несколько большей (до 100-М20 мкм), чем в конденсаторах про­ мышленной частоты. Величина допустимых рабочих напряженностей определяется как кратковременной прочностью изоляции, так и ха­ рактеристиками частичных разрядов в рабочем режиме, и для кон­ денсаторов постоянного напряжения лежит в пределах от 300 до 400 кв/см, а для импульсных конденсаторов, работающих в режиме ■одиночных импульсов, в зависимости от срока службы — от 500 до 1200 кв/см.