|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы проверить устойчивость его работы при заданном рабочем напряжении и максимально возможной в эксплуатации температуре окружающей среды. Пример. Рассчитаем напряжение теплового пробоя для металло-бумажного конденсатора при С = 0,5 мкф, номинальном рабочем напряжении 2000 в, температуре 85° С. Найти пробивное напряжение при 100° С. Габаритные размеры и конструкция показаны на рис. 8. Толщина диэлектрика 5 X 10 мк, что с учетом лакировки одного слоя дает суммарную толщину 51 мк; конденсатор собран из четырех секций, соединенных параллельно и поставленных на ребро. Секции изолированы от корпуса / кабельной бумагой толщиной 60 мк и коробочкой из электрокартона толщиной 0,5 мм (вместе обозначены 5). С двух сторон пакета секций поставлены уплотняющие клинья (картон) 2 толщиной 1 мм. Поскольку торцы секций J отделены от узкой стенки корпуса (35 X 50 мм) воздушным зазором 4, представляющим собой большое тепловое сопротивление, можно считать, что основной тепловой поток изнутри конденсатора будет направлен к широкой стороне корпуса (45 X 50 жж), к которой секции плотно прижаты клиньями. Между пакетом секций и дном и между пакетом и крышкой , также будут воздушные зазоры, затрудняющие движение тепла, поэтому можно считать, что конденсатор плоский и использовать при расчете формулу (1-24). Значение параметра с находим по формуле (1-23). Принимаем: толщина диэлектрика для расчета напряжения теплового пробоя равна толщине пакета секций, т. е. 7,5 X 4 = 30 мм или d = 3 см; толщина «электрода», т. е. толщина суммарной изоляции от корпуса (кабельная .бумага, коробочка, клин) равна 0,06-[-4-0,5-1- 1 = 1,56 мм или dg- 0,156 см. Коэффициент теплоотдачи = 1 . 10~» emlcM град или = 1 - 10~» • 0,24 = 2,4 х X 10""* кал/сек • сж • град. Коэффициент теплопроводности для пропитанной бумаги "(диэлектрик), а также для пропитанного электрокартона принимаем Я, = Яд = 5 • Ю~*кал1сек град. Тогда по формуле (1-23)  Рис. 8. К расчету теплового пробоя металлобу-мажного конденсатора. 5 10-« • 2.4 • 1СГ* 3 2.5 • 10-« (5 • 10-4 + 2,4 • 10-4 0,156) = 0.67. По табл. 1 при с = 0,67 находим ф(с) = 0,32. Для пропитанной бумаги в металлобумажном конденсаторе при повышенной плотности бумаги и неполярной пропиточной массе можно принять е X 4. Измерения постоянной времени показали, что при 100° С и напряжении 1500 в RC=W Mom мкф и Р я 0,03. Находим удельное сопро- тивление диэлектрика при температуре окружающей среды 100° С по формуле (1-25) 10 • 1018 o-T4 = >•=• температурный коэффициент а = 2,3 Р = 2,3 • 0,03 = 0,069. Подставляя Б формулу (1-24) значения d = 3 см, ф(с) = 0,32, Я, = 5 • 10~* кал/сек х X см град, ро = 2,8 • 10ом • смпа - 0,069, вычисляемЕ, рассматривая пакет секций как массивный кусок диэлектрика с толщиной, равной толщине пакета. Естественно, что величина для такого толстого образца получилась бы при расчете по исходной формуле (1-21) очень большой, но поскольку при вычислении Ejjp вводится в знаменатель столь же увеличенное значение толщины d, то отношение увеличенного напряжения Uk увеличенной толщине дает нормальное значение 5,8- 0,321/5- 10~* • 2,8 • 10 2,22 • 10< = 2,81 • 10* в/см = 28,1 кв/мм. Для нахождения пробивного напр"яжения конденсатора при тепловом пробое надо это значение умножить на истинную толщину диэлектрика, разделяющего обкладки конденсатора, т. е. в данном случае на 51 МК или 0,051 мм. Тогда получаем t/np = 28.1 • 0,051 = 1.43 ке = 1430 е. Таким образом, расчет показал, что в данном случае при повышении температуры от нормального верхнего значения 85° С до 100° С напряжение теплового пробоя оказывается ниже номинального рабочего напряжения конденсатора при 85° С (2000 в постоянного тока). Следовательно, применять данный конденсатор при 100° G можно лишь при значительном снижении допускаемого рабочего напряжения в сравнении с рабочим значением. Вывод формулы ДЛЯ расчета пробивной напряженности при тепловом пробое с учетом теплоотдачи как с широкой, так .и с узкой стороны корпуса (теплоотдача со дна и с крышки не учитывается), применительно к бумажно-масляному конденсатору переменного напряжения, выполнил М. И. Мантров. Полученное им выражение имеет вид: £пр = 1,66 .10« X «e/tgBoiVa.,MiV(l+a5)---g- (b,-A,) , ЬА-К (1-34) 3 592 - 33 Здесь S - боковая поверхность охлаждения конденсатора, схл; Сг - коэффициент теплоотдачи с поверхности корпуса, кал/сексм-град; а - температурный коэффициент тангенса угла потерь; е - диэлектрическая проницаемость пропитанной маслом бумаги; f - частота, гц; Vac - активный объем изоляции в одной секции, см; М - число параллельно соединенных секций в группе; N - число последовательно включенных групп секций; I - сумма отношений толщин соответствующих слоев, оказывающих тепловое сопротивление, к значениям коэффициента теплопроводности этих слоев, см-град сек/кал; be - ширина секции, см; Ас - толщина секции, см; Kj - коэффициент теплопроводности секций в направлении, перпендикулярном слоям бумаги и фольги, кал/сек см град (поперечный); Я - коэффициент теплопроводности секций в направлении, параллельном плоскости слоев бумаги и фольги, кал/сек-см-град (продольный) (см. ниже). Отдельные величины, входящие в формулу, определяются следующими выражениями. Активный объем изоляции в секции Va.c = 2W, . (1-35) где &о - ширина фольги, см; I - длина фольги, см; d - толщина бумаги между обкладками, см. Величина где Al и 7,1-толщина и коэффициент теплопроводности стенки бака; Аг и 7,2 - то же, для масляной прослойки между стенкой бака и изоляцией от корпуса; 0 1 2 3 4 5 6 7 8 [ 9 ] 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 |