тры из конденсаторов большой емкости и катушек ш дуктивности с железом (дросселей).

Конденсаторы, оказывающие очень малое соиротив- ление переменной составляющей и очень большое постоянной составляющей тока, включаются в фильтры параллельно выпрямителю. Наоборот, дроссели, оказывающие большое сопротивление переменной составляющей и малое постоянной составляющей тока, включают в фильтре последовательно. Такие фильтры позволяют . переменной составляющей тока свободно проходить через конденсаторы, минуя потребителя, а постоянной составляющей - свободно проходить через дроссели и направляться в цепь потребителя. Таким образом, в цепи потребителя проходит постоянный ток.

В фильтрах тяговых подстанций применяют силовые конденсаторы ФМТ4-12 (Ф - фильтровые, М - масляные, Т - для тяговых подстанций, на напряжение 4 кВ и емкостью 12 мкФ), которые по конструкции аналогичны косинусным конденсаторам и рассчитаны на длительную работу при наиряжении постоянного тока 4 кВ с наложением переменной составляющей частотой 300- 1440 Гц, не превышающей соответственно 1-2 А на 1 мкФ.

Для фильтров высоковольтных выпрямителей вьшус" каются конденсатор ФК 200-0,15 (Ф - фильтровый, К с пропиткой касторовым маслом, на напряжение 200 кВ, емкостью 0,15 мкФ), а также серия конденсаторов ФМ с ирониткой конденсаторным маслом на напряжения 40, 63 и 100 кВ (ФМ 40-68УЗ, ФМ 63-ЗЗУЗ, ФМ 100-15УЗ ФМ 100-22УЗ). Общий вид конденсатора ФМ на напряжение 100 кВ и емкостью 22 нФ показан на рис. 17. Вследствие высокого напряжения корпуса конденсаторов выполняют из изоляционного материала (полнирониле-на).

В последние годы широко применяют силовые полупроводниковые (тиристорные) преобразовательные устройства (СППУ) для управления электроприводом.

Тиристорное управление, заменяющее контакторно-реостатное управление на бесконтактное, имеет ряд преимуществ:

в результате устранения контактной коммутационной аппаратуры повышается надежность электрооборудования;

устраняются потери в пусковых сопротивлениях; плавно регулируется скорость движения; возможно повышение напряжения питающей сети (например, в контактной сети железнодорожного транспорта), в результате значительно снижаются стоимость электроснабжения и потери электроэнергии и т. д.

Наибольшее применение получили импульсные пре- , Щ

образователи, которые, преобразуя постоянный ток сети в отдельные чередующиеся импульсы, с помощью емкостей и индуктивностей формируют ток, ностунаю-щий в тяговые двигатели. Напряжение, подводимое к двигателю, регулируется частотой импульсов.

Одним из важных элементов СППУ являются конденсаторы, иредназначен-ные для коммутации вентилей, компенсации реактивной мощности, фильтрации высших гармоник и демпфирования колебаний.

Таблица 8. Основные технические данные конденсаторов для тиристориых преобразователей

Рис. 17. Конденсатор ФМ100-22УЗ

Примечание. В маркировке конденсаторов буквы и цифры означают: первая буква - назначение (Р - регулирующий, Ф - фильтровый, Г - гасящий), С - пропитывающая (синтетическая) жидкость, Т-для схем ти-ристорного управления, О - охлаждение (воздушно-принудительное); первое число - напряжение в киловольтах, второе -емкость в микрофарадах; буква У -исполнение (для умеренного климата); последняя цифра - категорию размещения.

Для работы в схемах тиристорного управления электроприводом вагонов метрополитена и электровозов вы-j пускается серия конденсаторов, основные технически данные которых приведены в табл.8. Особенность эти? конденсаторов заключается в том, что они рассчитань для работы при несинусоидальных токах и напряжени-] ях, а некоторые из них требуют принудительного воз-j душного охлаждения. По конструкции они аналогичнь конденсаторам КС первого габарита.

§ 22. Импульсные конденсаторы

В группу импульсных конденсаторов входят конденсаторы, работающие в режиме заряд - разряд. Накопленную в конденсаторе в процессе заряда электрическую энергию используют для получения мощных кратковременных импульсов тока и напряжения большой амплитуды.

Импульсные конденсаторы широко применяются в различных областях науки и техники, а номенклатура их постоянно увеличивается. Конденсаторы используют при ядерных исследованиях и для удержания плазмы, в лазерной технике и для газоразрядных источников света, в аэродинамике и астрофизике, в промышленной технологии и медицине, для работы в мощных колебательных контурах и в импульсных генераторах тока и напряжения и т. д.

Импульсные конденсаторы выпускают на напряжение от 250 В до 200 кВ с энергией заряда до нескольких тысяч джоулей в единице для работы при апериодическом или колебательном разряде с частотой следования импульсов от одного в минуту до сотен герц. Собственная индуктивность отдельных типов конденсаторов не превышает 10-40 нГн.

В связи с разнообразием областей применения и режимов работы выпускают импульсные конденсаторы различных конструктивных форм. Основные технические данные импульсных конденсаторов приведены в табл.9.

Импульсные конденсаторы выполняют в металлических и изоляционных корпусах преимущественно прямоугольной формы. Изоляционные корпуса применяют для конденсаторов напряжением 100 кВ и выше. Материалами для изготовления изоляционных корпусов служат пластмассы (полипропилен, полиамидные смолы).

Таблица 9. Основные технические данные импульсных конденсаторов

ИМ 2-5-140У4 ИМ 70-0,ЗУЗ ИС 6-200ХЛ2 ДС 7-16Т4 ИС 4-13УЗ ИС 6-5,5УЗ ИС 16-0,8УЗ ИС 20-У,5УЗ ИК 6-150ТС4 ИК 10-50У4 ИК 25-13У4 ИК 25-12У4 ИК 40-5У4 ИК 50-ЗУ4 ИКМ 50-ЗУ4 ИКГ 50-1У4 ИК 100-0,25У4 ИК 100-0,4У4 ИК 200-0,1У4

Габариты, мм

Удельная энергия

310X150X590 455x150X326 309x133x680 172X112X165 380x120x325 380x120X325 380X120 X325 380X120 X325 310X130X590 310X158X590 310x310X670 310X310X670 310X310X670 310X310X670 310X310X670 310X310X670 455x150X326 455x150X326 455X150 X 326

50 32 55

6 30 30 30 30 45 50 120 120 120 120 120 120 30 32

63,8 33,1 130 126 7,0 6,7 6,9 6,8 98,5 91,3 56,8 68,0 56,0 56, 58,4 18,7 56 90 90

35,0 23,0 65,5 68,8 3,5 3.3 3,4 3,3 59,0 50,0 34,4 34,0 35.0 34,0 31,3 10,4 41.6 66,7 66.7

Примечание. В маркироаке конденсаторов буквы и цифры означают: первая буква - назначение (И - импульсный, Д - для дифибриллято-ров); вторая -род пропитки (М -нефтяное масло, С - синтетическая жидкость, к - касторовое масли); третья - конструкцию (Г - для электрогнд-равлическнх установок, М - малонндуктивиый); первое число - номинальное напряжен>1е в киловольтах; второе - номинальную емкость в микрофарадах; вуквы У, Т, ТС или ХЛ - исполнение; последняя цифра - категорию размещения.

Для пропитки конденсаторов применяют конденсаторное и касторовое масло, а также хлорированные ди-фенилы. Конденсаторное масло используют, как правило, в конденсаторах, работающих в колебательном режиме, в котором тангенс угла диэлектрических потерь конденсатора определяет его нагрев. Синтетические жидкости с большой диэлектрической проницаемостью применяют для получения больших значений энергии в единице объема.

Для получения высоких значений удельной энергии и увеличения срока службы конденсаторов, работающих

с небольшой частотой повторения импульсов, для пропитки обычно используют касторовое масло.

При больших импульсах тока в конденсаторе возникают значительные электродинамические усилия, которые могут вызвать механическое разрушение диэлектрика. Поэтому в конструкциях импульсных конденсаторов в отличие от других типов особое внимание уделяется механической устойчивости всех токоведущих частей,

С этой целью соединительные шины и токоотводы секций делают более массивными и предъявляют высокие требования к надежности сварных и паяных соединений.

Если необходимо получить лмпульсы тока высокой амплитуды (сотни килоамиер), конденсаторы должны обладать малой собственной индуктивностью. Это вызывается тем, что на собственную индуктивность конденсатора L в начале импульса ответвляется энергия LP/2, которая хотя и не теряется (поскольку при дальнейшем течении разряда она создает дополнительный ток), но уменьшает амплитуду импульсного тока и скорость его нарастания. Величина собственной индуктивности конденсатора в целом определяется индуктивностью его отдельных элементов: секций, внутренних соединений и выводов.

Индуктивность секций определяется ее геометриче-! скими размерами, размерами токоотводов и их распо ложением. Снижение индуктивности достигается уменьшением толщины и ширины секций, а также расположением токоотводов с одного торца, друг против друга посередине длины обкладок. Индуктивность уменьшается и при увеличении количества токоотводов и их ширины. Поэтому для получения большой емкости секций целесообразно применять широкую фольгу и бумагу.

Для снижения индуктивности конденсатора секции в пакетах необходимо соединять параллельно. Последовательное соединение увеличивает индуктивность иронор-ционально числу секций (групп секций). Кроме того, применяемые в конденсаторах предохранители для отключения секций при их пробое затрудняют получение малой индуктивности конденсаторов. Для значительного снижения индуктивности конденсаторов служат малоиндуктивные выводы, которые выполняют в виде плоских шин, разделенных тонкой изоляционной перегородкой или коаксиально.

Одна из особенностей импульсных конденсаторов состоит также в том, что они должны обладать малым значением собственного активного сопротивления, поскольку нагрев конденсатора при больших импульсах происходит главным образом за счет потерь в металле, а не в диэлектрике. При разряде конденсатора потери энергии распределяются между конденсатором и нагрузкой прямо пропорционально их активным сопротивлениям. При очень малом сопротивлении нагрузки вся энергия, запасенная в конденсаторе, выделяется в самом конденсаторе. Потери в конденсаторе

где Рк - мощность потерь в конденсаторе, Вт; Ск - емкость конденсатора, Ф; -напряжение заряда конденсатора, В; п - число разрядов конденсатора в единицу времени.

Потери в металле можно уменьшить увеличением толщины фольги обкладок, числа токоотводов в секции, применением секций с выпущенной фольгой и уменьшением потерь в других токоведущих частях.

Нагрев конденсатора может происходить и при его заряде в апериодическом режиме, поскольку в зарядной цепи теряется такая же энергия, какая накапливается в конденсаторе. Потери энергии в конденсаторе и в зарядной цени, как и при разряде, распределяются пропорционально их активным сопротивлениям.

Импульсные конденсаторы в металлических корпусах П габарита показаны на рис. 18, а - д. Конденсатор ИК6-150ТС4 (см. рис. 18, д) благодаря определенному расположению токопроводящих шин и специальной конструкции вывода обладает малой индуктивностью. Секции в пакетах соединены параллельно и снабжены предохранителями. Эти конденсаторы служат для получения мощных импульсов тока при исследованиях управляемых термоядерных реакций и других целей.

Конденсаторы ИК 50-ЗУ4 (рис. 19), ИК 40-5У4 и ИК 25-12У4 выполнены в металлическом корпусе с коаксиальным выводом на крышке. Крышка с выводом состоит из стальной рамы и эпоксидного изолятора с цилиндрическим барьером. В центре изолятора помещен высоковольтный вывод. Низковольтным выводом конденсаторов служит стальное кольцо с отверстиями иод болты, приваренное к раме. Выемная часть конденсато-