|
| |
 |
Главная » Мануалы 1 ... 16 17 18 19 20 21 22 ... 33 Значения Ер для многослойных металлобумажных конденсаторов типа МБГТ, рассчитанных на работу при повышенных температурах, даны в табл. 24. Величину закраин для металлобумажных конденсаторов принимают равной: при номинальном напряжении 160- 400 в - 2 мм, при 600-1000 е - 3 жж и при 1500 в - 5 жж. Все эти данные относятся к работе при постоянном или пульсирующем напряжении, причем допускаемое значение переменной составляющей принимается таким же, как для конденсаторов бумажно-фольговых типа КБГ. Ввиду ухудшенной теплопроводности секций для обычных типов металлобумажных конденсаторов чистое переменное напряжение по амплитуде не должно быть выше предельных значений переменной составляющей при пульсирующем напряжении. Для использования при переменном напряжении изготовляются специальные металлобумажные конденсаторы типа МБГЧ. В них для уменьшения потерь и улучшения распределения поля в диэлектрике применяется нелакированная бумага. При двух слоях бумаги по 8 мк допускаемое напряжение (эффективное) при частоте 50 гц равно 250 е {Ер = 15,6 кв/мм). При больших напряжениях такие секции включаются последовательно с таким расчетом, чтобы на секцию приходилось напряжение не выше 250 в; этим предотвращается развитие ионизации. При частоте 100 гц допускается 75% 11, соответствующего частоте 50 гц, а при 500 гц - Uh. Емкость конденсаторов типа МБГЧ - не выше 10 мкф при 250 в и не выше 1 мкф при 1000 в, что ограничивает размеры конденсатора во избежание опасного внутреннего перегрева. Пример. Рассчитать однослойный металлобумажный конденсатор емкостью 20 мкф при номинальном рабочем напряжении 160 в и температуре до 60° С. Конструкция герметизированная, с применением пайки мягким припоем и со стеклянными изоляторами. Согласно табл. 23 принимаем толщину лакированной бумаги 7 мк. Величина закраин при напряжении 160 в составляег 2 мм. Принимаем е = 4,5, ширину бумаги 37 мм. Активная ширина обкладок fc 37 - 2 2 = 33 мм. Разбив конденсатор на 4 параллельно соединяемые секции, выбираем диаметр намоточной оправки 25 мм. Подсчитаем число витков по формуле (1-56) с учетом того, что при намотке металлобумажных конденсаторов принимается увеличенное число холостых витков в начале и конце намотки, обычно 5-10.  Рис. 94. Секции металлобумажного конденсатора; я - до контактирования; 6 - после контактирования (напыления металла на торцы).  Рис. 95. Металлобумажный конденсатор: а ~ схема соединения секций; б - изолированный пакет секций перед сборкой в корпус. Взяв 5 холостых витков Б начале намотки, получим диаметр, при котором начнется иамотка активных витков, 25 Ч- 2 . 5 0,007 = = 25,07 мм. - Приняв толщину обкладки равной нулю, вычислим коэффициент 0,144 7-7 4,5 7.05 14,8 3,3 - 0,477. Выражение iC C= = 0,477 5 = 2,39. Диаметр секции на оправке до намотки последних холостых витков = 12,507 + 2,39 = = 2,95 см.  i [ IJ Рис. 96. Металлобумажный конден- ПаятьП0С4,0 . сатор: (после горячего лужения) а - корпус; б - крышка: е - дно. Число активных витков 2,5 103(2,95 - 2,507) 1100 Полное число витков равно 160 + 10 = 170. Толщина секции = 7 . 170 . 7 10-4 = 0,475 см = 4,75 мм. Ширина секции согласно формуле (3-22) я 2,5 -f 1,2-0,475 = = 4,49 см и 45 мм. Секция показана на рис. 94. Металлизированные ленты сдвигаются на 0,2 - 0,5 мм для облегчения контактирования, которое в производстве металлобумажных конденсаторов осуществляется напылением (шоопированием) на торцы секций слоя сплава ПОС-40 толщиной 0,4-0,7 мм. Расположение этого слоя (контактных накладок) показано на рис. 94. Схема параллельного соединения сек,-ний показана на рис. 95, с; собранный пакет секций. Изолированный конденсаторной бумагой, с общей толщиной 0,03 мм показан на рис. 95, б. Исходя из размеров пакета, выбираем корпус типа МБГО: основание 46 X 31 мм, высота 50 мм. При этом объем корпуса конденсатора равен 4,6 X 3,1 X X 5 = 71 сж и удельный объем соответственно 71/20 = 3,55 см/мкф. Корпус конденсатора с пайкой шва внахлест показан на рис. 96, а, а крышка и дно, изготовленные штамповкой,- на рис. 96, бив. Собранный конденсатор показан на рис. 97. В крышку впаяны стеклянные проходные изоляторы. Вес конденсатора подсчитывается аналогично бумажным конденсаторам. Расчет напряжения теплоюго пробоя металлобумажного конденсатора рассмотрен в § 2.  Рис. 97. Общий вид металлобумажного конденсатора МБГО (U = 60 в, С = 20 мкф): / -крышка; 2 - изолятор; 5 -корпус 4 - дно; 5 - лепесток; 6 - пакет секций: 7 - изоляционные прокладки. § 14. БУМАЖНЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ НА НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА 1600 В И ВЫШЕ Бумажные высоковольтные конденсаторы широко применяются в радиотехнических устройствах, в конденсаторных делителях высоких и сверхвысоких напряжений, генераторах импульсных напряжений и токов, фильтровых подстанций электрических железных дорог и в других отраслях народного хозяйства. Конденсаторы этого типа охватывают широкий диапазон рабочих напряжений (до сотен килоюльт) и емкостей (от сотен пикофарад до десятков микрофарад) и в зависимости от конструкции и типа пропиточного состава могут быть щ использованы в широком диапазоне рабочих температур Стремление повысить напряжение начала ионизации и электрическую прочность, в особенности у конденсаторов, предназначенных для работы в области низких температур, привело к тому, что для пропитки высоковольтных конденсаторов применяют жидкие пропитывающие составы, неф- ,тяные масла, октол, касторовое масло, кремнийорганиче-ские жидкости. Лишь в отдельных случаях для конденсаторов, рассчитанных на относительно невысокое рабочее напряжение, допустимо применять полужидкую пропитывающую массу - конденсаторный вазелин. При этом нужно учитывать значительную усадку конденсаторного вазелина при его застывании, вследствие чего снижается электрическая прочность конденсаторов при отрицательной температуре. Качество и работоспособность высоковольтных бумажных конденсаторов завидит, в первую очередь, от правильного выбора конструкции, основных материалов и технологического процесса изготовления. Выбор диэлектрика конденсатора Значение е и допустимой напряженности поля Ер пропитанного бумажного диэлектрика определяется в основном видом конденсаторной бумаги и пропиточным состаюм. Широко применяемые в настоящее время пропитывающие составы можно разделить на две основные группы: неполярные - нефтяные масла (конденсаторное масло, медицинское вазелиновое масло) и октол и полярные - касторовое масло. Неполярные пропитывающие составы применяются в том случае, если от конденсатора необходимо получить высокие значения электрических характеристик (высокое /?вз и малый tg6) и малое отклонение емкости при крайних значениях рабочих температур. Наименее теплостойким из этих пропиточных составов является конденсаторное масло, поэтому его следует использовать для конденсаторов с рабочей температурой не выше 70° с. Медицинское вазелиновое масло имеет лучшие электрические характеристики при повышенных температурах, чем конденсаторное масло, и более высокую теплостойкость, в связи с чем оно применяется для пропитки конденсаторов, работающих при температурах до 100° С. Для пропитки конденсаторов, рассчитанных на работу при повышенных температурах (85 -ь 125° С), наиболее целесообразно использовать синтетическое масло - октол, предварительно очищенный адсорбентами для получения высоких электрических характеристик при повышенных температурах. Применяя для пропитки бумажных конденсаторов полярные диэлектрики, можно снизить габаритные размеры конденсаторов и, следовательно, сэкономить активные материалы. Так, применяя касторовое масло, можно снизить размеры конденсаторов по сравнению с конденсаторами, пропитанными неполярными пропитывающими массами, примерно на 30% за счет более высокой е и на 25-30% за счет применения более высокого рабочего градиента напряженности поля. Однако следует иметь в виду, что касторовое масло имеет относительно низкое удельное объемное сопротивление и повышенный угол потерь. Поэтому применять его следует для конденсаторов с рабочей температурой не выше 70° с. Вторым существенным недостатком касторового масла является то обстоятельство, что пропитанные им конденсаторы снижают емкость при температуре - 60° G на 15-20% от емкости, измеренной при температуре 20° с. Поэтому нижним пределом рабочей температуры для этих конденсаторов следует считать температуру -40° С, при которой емкость конденсаторов мало изменяется в сравнении с ее значением при комнатной температуре. Кратковременная электрическая прочность пропитанной конденсаторной бумаги зависит в основном от плотности бумаги, числа листов между обкладками, общей толщины диэлектрика между обкладками, качества сушки и пропитки. Значения электрической прочности бумажного диэлектрика, пропитанного маслом, при емкости конденсаторов порядка 0,1 мкф приведены на рис. 81. Однако кратковременной электрической прочностью нельзя правильно охарактеризовать диэлектрик конденсатора с точки зрения устойчивости его к длительному воздействию напряжения. Поэтому выбор рабочей напряженности диэлектрика является одним из решающих факторов, опре-дейяющих работоспособность конденсатора. Допускаемые значения рабочих напряженностей электрического поля приведены в табл. 25. Таблица 25 Рабочая напряженность конденсаторной бумаги, пропитанной различными составами Режим работы Пропитывающий состав Постоянное напряжение, мако=°> Срок службы порядка 5000 ч То же Постоянное напряжение, р = 70 -т- 125° С, срок службы порядка 5000 ч Постоянное напряжение, р<70°С, кратковременный срок службы Постоянное напряжение, tp < 70° С, длительный срок службы в необслуживаемых объектах (10-20 лет непрерывной работы) Минеральное масло Касторовое масло Октол Касторовое, минеральные масла Конденсаторный вазелин 35-40 45-50 35-40 70- 100 20-30 Выбор конструктивного оформления конденсатора При конструктивном оформлении конденсатора прежде всего следует рассмотреть вопрос о конструкции секции и пакета секций. Цилиндрические секции применяются главным образом для изготовления малосекционных конденсаторов относительно низкого напряжения и малой емкости. Конденсаторы высокого напряжения и большой емкости обычно собираются из плоскопрессованных секций, соединяемых параллельно, последовательно или последовательно-параллельно. В результате различного натяжения лент бумаги в процессе намотки таких секций и их упругости между лентами бумаги и фольги остается некоторое пространство, которое при пропитке заполняется маслом. Величина этого пространства может изменяться в зависимости от степени сжатия или запрессовки пакета секций. Меняя, таким образом, соотношение между количеством свободного масла, находящегося между листами бумаги, и количестюм клетчатки в 1 см, можно получить различные значения е и tg8, коэффициента теплопроводности, сопротивления изоляции и других характеристик конденсатора. Степень сжатия секции на практике определяется величиной коэффициента запрессовки k [см. формулу (3-4)]. При изменении коэффициента запрессовки от 0,85 до 0,95 емкость секций увеличивается на 18-20%, вследствие чего можно существенно сократить расход дорогостоящих активных материалов. Кроме того, секции с повышенным коэффициентом запрессовки обычно дают более высокие значения электрической прочности, так как в них меньше толщина зазоров, заполняемых пропиточной массой, что затрудняет развитие пробоя. При изготовлении многосекционных конденсаторов с плоскими секциями можно значительно лучше использовать объем прямоугольного корпуса и, следовательно, заметно снизить объем готового конденсатора. Для сохранения плоской формы секций в процессе изготовления и эксплуатации конденсаторов большого размера применяют обжимки, в которых сразу зажимают весь пакет секций, образующих конденсатор. Для этой цели могут быть использованы стальные или изоляционные (гетинакс, текстолит) обжимные щеки, изолированные от пакета секций несколькими листами кабельной бумаги и стянутые стальными бандажами (рис. 98). Для стяжки пакетов секций конденсаторов высокого напряжения применяются изоляционные планки из гетинакса или текстолита, скрепляющие металлические обжимные пластины. Герметизация пакета конденсатора достигается различными способами.  Рис. 98. Пакет секций плоскопрессованного типа с металлической и изоляционной щека-. ми: / - верхняя щека из текстолита или гетинакса; 2 - изоляция от к рпуса; S - секция; 4 - стальные стяжки; 5 - нижняя, стальная, щека. зависящими в основном от условий эксплуатации конденсатора. В конденсаторах, предназначенных для длительной работы в условиях повышенной влажности, используются цилиндрические или прямоугольные стальные корпуса. Для конденсаторов относительно небольшого габарита применяются корпуса, полученные методом глубокой вытяжки с паяной или сварной крышкой. Для крупногабаритных конденсаторов используются корпуса, изготовленные с использованием пайки мягкими припоями или сварки. <Z5 -Dr -D - Рис. 99. Внешний вид и габаритные размеры изоляторов типа ИКПТ (0,6-5 кв). Пайка  Пайна Рис. 100. Монтированный изолятор ИКПТ-16: J - арматура; 2 - изолятор; S - крышка конденсатора; 4 - токоведущий провод. Герметизация с использованием пайки мягкими припоями используется о6б1Чно для конденсаторов, рассчитанных на работу при максимальной температуре не выше 70° G. Для герметизации конденсаторов с рабочей температурой свыше 70° G используется, как правило, сварка. Вывод от пакета секций осуществляется с помощью того или иного типа керамических изоляторов, впаянных или сваренных с крышкой конденсатора. Изоляторы типа ИКПТ (рис. 99, 100, табл. 26) рассчитаны на напряжения от 0,6 до 50 /се и отличаются малыми размерами; хвостовик у изоляторов на напряжение ниже 5 кв отсутствует. В связи с этим необходима тщательная обработка конструкции изоляции вывода, идущего от пакета к изолятору. Обычно для этой цели используется пропитан- ная кабельная бумага. Изолятор типа ИКПТ соединяется с корпусом конденсатора приваркой или пайкой твердым припоем. Изоляторы типа ИКП (рис. 101) рассчитаны на напряжения от 2 до 30 ке И герметизацию пайкой мягкими припоями. Если от конденсатора не требуется вакуумплотной герметизации, корпус изготовляется из пластмассы. Для прямоугольных корпусов может быть использован винипласт или сополимер стирола с нитрилакрилом (СИП). В этом случае корпуса можно сваривать горячим юздухом с присадкой из свариваемого материала. Пластмасса СНП, кроме того, хорошо склеивается дихлорэтаном или 5- 10%-ным раствором СНП в дихлор-- эта не.  Пример. Рассчитать конденсатор емкостью 0,025 мкф на рабочее напряжение 100 кв постоянного тока, предназначенный для длительной работы (не менее 5000 ч) в диапазоне температур от - 10 до 60° С в среде с относительной влажностью, не превышающей 80%. Габаритные размеры и вес конденсатора должны быть минимальными. С целью уменьшения габарита и веса конденсатора применяем в качестве основного диэлектрика конденсаторную бумагу повьшенной плотности (КОН-2), пропитанную полярной жидкостью - касторовым маслом. Это возможно Рис. 101. Монтированный изолятор ИКП-8: / - шпилька М8; 2 - верхний ковароБЫй колпачок; 5 ~ изолятор; 4- нижний коваровый колпачок; 5 - крышка конденсатора; 6 - изоляция токоведущего провода; 7 - токоведу щий провод. Основные размеры изоляторов типа ИКПТ Таблица 26
в связи с тем, что конденсатор предназначается для работы в относительно узком интервале температур. В соответствии с табл. 25 принимаем = 50 кв/мм. Предполагаем, что пакет конденсатора набирается из плсскопрессованных секций, т. е. подвергается прессовке. Примем пакет конденсатора состоящим из 20 последовательно включенных секций, намотанных из бумаги толщиной 10 мк. Тогда толщина диэлектрика секции конденсатора б = 20Т50 = = т. е. необходимо взять для намотки секций 10 слоев конденсаторной бумаги толщиной 10 мк. Принимаем ширину бумаги равной 180 мм. Предполагаем, что намотка секций осуществляется с ленточньши выводами из отожженной медной фольги толщиной -30 мк, покрытой гальваническим слоем олова. Принимаем ширину закраины равной 15 мм. Берем алюминиевую фольгу шириной b = 180 - 2 15 = 150 мм и толщиной 7,5 мк. Принимаем диаметр намоточной оправки = = 70 мм. Емкость одной секции = 0,025 20 = 0,5 мкф. Количество витков секции подсчитаем по формуле, полученной преобразованием формулы (1-53), i.l44C>rfg(nd6+ rfo) , , \ Га--1-1 - 1 Do 4(6-1-do) (3-23) где rtdg - толщина диэлектрика между обкладками, мк {п - число слоев бумаги); do - толщина фольги, лж; 8 - диэлектрическая проницаемость пропитанной бумаги; - активная ширина фольги, см; Do - диаметр намоточной оправки, см; 7- 10* /l/0-144-0.5 100(100 + 7.5) ] -Щ[У . 4.9 . 15 . 4.92-+l-lj=16.3 4(100 + Принимаем число витков секции равным 16. Определим размеры секции. Толщина секции Д = Aw{ndQ+ do) 10 = 4 16 (100 + 7,5) . IQ- = = 6,9 мм. Принимаем толщину секции равной 7 мм. Ширина секции с^. = + Д + (1 -т- 3) = ° + 7 + + (1 н-3) = 116,9 + (1 - 3). Принимаем ширину секции равной 119 мм. Размеры секции (с учетом разбега бумаги при намотке) 180 мм X X 119 ммХ7 мм. Для изоляции между секциями применяем прокладки из 6 слоев кабельной бумаги толщиной 0,12 мм. Для сжатия пакета применяем текстолитовые платы толщиной 8 мм и боковые стеклотекстолитовые щеки, соединяемые с платами металлическими стяжками. 1 ... 16 17 18 19 20 21 22 ... 33 |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||