конденсаторную бумагу меньшей толщины. Наибольшая электрическая прочность соответствует толщине диэлектрика 40-80 мкм с количеством листов бумаги 5-7. С другой стороны, для повышения напряженности возник-

В/мкм

гго гоо ио т т гго т so

60 40

го о

а(,м/(м

го 0 so so т т ш fso iso гоо гго

Рис. 26. Зависимости напряженности возникновения частичных разрядов (кривая 9) и электрической прочности от толщины бумажно-масляного диэлектрика между обкладками конденсатора из бумаги КОН-2 толщиной:

/и 5-15 мкм, 2 и 6-12 мкм, 3 и 7 - 10 мки, 4 и S - 8 мкм

новения частичных разрядов ч.р (кривая 9) необходимс стремиться к уменьшению толщины диэлектрика. Однакс очень малая толщина диэлектрика ведет к резкому снижению электрической прочности как вследствие неод нородности бумаги, так и вследствие наличия в ней токопроводящих частиц (маталлической и угольной пыл и т. д.). Кроме того, применение конденсаторной бу; маги малой толщины ввиду ее высокой стоимости »

вышает стоимость конденсаторов. Число листов конденсаторной бумаги между обкладками в секции обычно выбирают 2-8 при общей толщине диэлектрика 20- 80 мкм.

Из рис. 26 видно также, что электрическая прочность пропитанной бумаги при напряжении постоянного тока примерно в 1,8 раза выше электрической прочности при напряжении переменного тока частотой 50 Гц.

С повышением частоты электрическая прочность пропитанной бумаги резко снижается. Например, для бумаги, пропитанной конденсаторным маслом, с повышением частоты от 50 до 10 000 Гц она снижается на 50%. Электрическая прочность снижается и с уменьшением плотности бумаги.

Электрическая прочность пропитанной бумаги зависит также от температуры. Например, с повышением ее от 20 до 100°С электрическая прочность бумаги, пропитанной маслом, как при постоянном, так и при переменном напряжении снижается на 10-15%-

В соответствии с опытными данными испытаний и эксплуатации применяют следующие рабочие напряженности электрического поля силовых конденсаторов в пропитанной бумажной изоляции, В/мкм:

Конденсаторов, пропитанных хлорированными дифенилами и работающих при переменном напряжении частотой 50 Гц...................... 15-20

Конденсаторов, пропитанных хлорированными дифенилами и работающих при переменном напряжении частотой, Гц:

500-1000 .................... 10-12

2500-4000 ................ 8-10

8000-10 000 .....:............. 4-6

Конденсаторов связи, пропитанных конденсаторным

маслом......................... 7-11

Конденсаторов, пропитанных конденсаторным и касторовым маслами и хлорированными дифенилами, работающих при постоянном напряжении в режимах:

длительном................... 30-50

кратковременном при заряд - разрядах...... 40-75

кратковременном при ограниченном сроке службы 75-100 Конденсаторов с бумажио-пленочиым диэлектриком. Пропитанных ТХД и работающих при переменном напряжении частотой 50 Гц.................. 35-40

При расчете конденсатора необходимо знать величину диэлектрической проницаемости пропитанной бумаги е,

7 Б 5

J 2 /

0lZ3h567d9 10£n

Рис. 27. Зависимости диэлектрической Проницаемости пропитаииой бумаги от диэлектрической проницаемости пропитываюш,ей жидкости при плотности бумаги:

/ - 0,8 • № кг/мз, г - I • 103 кг/м, 3 -1,2-103 кг/м=

0J0 0.7S 0.50 0,65 0,90 0,95 1

Рис. 28. Зависимости диэлектрической проницаемости бумаги, пропитанной соответственно ТХД (/), касторовым (Я) и конденсаторным ( /) маслом от коэффициента запрессовки при плотности бумаги:

/, 4 и 7 - 1,2-10 кг/м, 2, 5 и 8-1-10 кг/м», 3. 6 и 9 - 0,8-103 кг/мз

зависящей от плотности бумаги и диэлектрической проницаемости пропитывающей жидкости Ёп. Характер этой зависимости показан на рис. 27.

Точка пересечения кривых соответствует значению е, при кото ром диэлектричеока проницаемость пропи тывающей жидкости равна диэлектрической проницаемости клетчатки (ек = 6,5). Если еп<8к, то с увеличением плотности бумаги увеличивается е. В этом случае для увели чения удельной емко сти конденсатора вы годнее применять б лее плотную бумагу Наоборот, если еп>ек, то увеличение плотности бумаги уменьшает е, и с точки зрения повышения удельной емкости выгоднее применять менее плотную бумагу.

Диэлектричес к а я проницаемость пропитанной бумаги зависит также от степени сжатия секций при запрессовке их в пакеты.

Степень сжатия секций характеризуется так называемым коэффициентом запрессовки. Поэтому при расчете конденса-

тора величину диэлектрической проницаемости пропитанной бумаги следует принимать с учетом не только плотности бумаги и диэлектрической проницаемости пропитывающей жидкости, но и с учетом коэффициента запрессовки.

Практически коэффициент запрессовки к всегда меньше единицы и выражается отношением наименьшего расстояния между обкладками секции, равного толщине всех листов бумаги, к фактическому расстоянию, определяемому степенью сжатия, т. е. Kdeida + da), где 3 -общая величина зазоров между листами бумаги, а также между бумагой и обкладками.

Если б?з = 0, т. е. зазоры между листами бумаги отсутствуют, коэффициент запрессовки становится равным единице.

Полученные на основании опытных данных зависимости диэлектрической проницаемости пропитанной бумаги от коэффициента запрессовки для бумаги различной плотности показаны на рис. 28. Из приведенных кривых видно, что с увеличением коэффициента запрессовки (при €ц<ек) диэлектрическая проницаемость пропитанной бумаги увеличивается. Следовательно, чем выше коэффициент запрессовки, тем большая емкость может быть получена в конденсаторе, причем емкость увеличивается не только вследствие возрастания диэлектрической проницаемости, но и вследствие уменьшения расстояния между обкладками.

Однако увеличение коэффициента запрессовки, как и применение более плотной бумаги, приводит к возрастанию тангенса угла потерь диэлектрика в связи с увеличением количества клетчатки в единице объема. Таким образом, более высокие коэффициенты запрессовки применяют, как правило, для конденсаторов постоянного тока. Практически коэффициент запрессовки берут 0,85- 0,95.

Емкости секций силовых конденсаторов обычно выбирают от 0,1 до 10 мкФ. С увеличением емкости секции, а следовательно, и площади обкладок возрастает Вероятность их пробоя, поэтому нерационально собирать Конденсаторы из малого количества секций очень большой емкости. Величина нижнего предела емкости ограничивается возрастанием технологических трудностей и трудоемкости изготовления конденсаторов из-за увеличения количества секций.

Приступая к расчету конденсатора, прежде всего выбирают рабочую напряженность электрического поля Е. Тогда необходимая общая толщина диэлектрика конденсатора при его рабочем напряжении d=UIE.

Количество последовательно включенных секций (или групп) в конденсаторе будет

n=dl[d(,d)=kdjdf,.

По заданной емкости конденсатора С и выбранной емкости секции Со находят количество параллельно включенных секций в последовательно соединенной группе

т=пС1Со.

Общее количество секций в пакете конденсатора Z = mn.

Емкость секции (мкФ) при рулонной намотке определяют по формуле для подсчета емкости плоского конденсатора (см. § 4), но ее удваивают:

Со= 17,7 s-.10-9,

где ft-ширина обкладки, мм; / - длина обкладки, мм;

- толщина бумаги между обкладками, мм; ds - общая величина зазоров, определяемая коэффициентом запрессовки, мм.

Выбрав стандартную ширину фольги Ь, находят по формуле для емкости секции длину обкладки /. По размерам обкладок определяют ширину и длину конденсаторной бумаги с учетом величины закраин, которые служат для предотвращения пробоя (перекрытия) между обкладками по торцу секции, и размеры секции.

По количеству и размерам секции находят размеры пакета, а затем и корпуса конденсатора. После определения размеров конденсатора при необходимости производят его тепловой расчет.

Контрольные вопросы

1. Назовите основные типы силовых конденсаторов.

2. Перечислите основные элементы конструкции конденсатора и укажите их назначение.

3. Для чего осуществляют компенсацию реактивной мощности электрических установок?

4. Для чего производят компенсацию реактивного сопротивления линий электропередачи?

5. Каково назначение конденсаторов повышенной частоты?

6. Для чего служат конденсаторы связи и отбора мощности?

7. Расскажите о назначении конденсаторов при передаче электроэнергии на постоянном токе.

8. Где и для каких целей применяют фильтровые конденсаторы?

9. Где используют импульсные конденсаторы?

10. Какие напряженности электрического поля принимают дл» конденсаторов различного типа?

11. Каков порядок расчета конденсатора?

Глава IV. ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПАКЕТОВ КОНДЕНСАТОРОВ

§ 25. Намоточные станки

Применение конденсаторной бумаги, синтетических пленок и алюминиевой фольги в рулонах позволяет при изготовлении конденсаторов использовать для намотки секций намоточные станки, которые являются одним из основных видов технологического оборудования конденсаторного производства.

К наиболее совершенным можно отнести отечественный модернизированный намоточный станок СНК-18, устройство которого показано на рис. 29. Станок состоит из металлического стола 8, на котором вертикально расположена двухстенная станина 5 с системой свободно вращающихся шпинделей 13 и 14 для установки бобин бумаги, пленки и рулонов фольги, и рабочим Шпинделем для закрепления намоточной оиравки 16. Параллельно шпинделям расположены направляющие ролики 15, предназначенные для подачи лент бумаги и пленки (диэлектрика) и фольги на намоточную оправку. Последняя приводится во вращение электродвигателем 9 через фрикционную муфту сцепления 10, которая позволяет осуществлять плавный пуск и остановку станка. Двигатель включают и выключают кнопками 12.

При намотке секций бобины бумаги и пленки и рулоны фольги укрепляются на шпинделях конусными гайками. Концы лент диэлектрика и фольги закрепляют на Оправку и ножной педалью 18 производят плавный пуск Станка. Вращаясь, оправка сматывает на себя с рулонов фольгу и ленты диэлектрика. Когда будет намотано необходимое число витков в секции, станок автоматически останавливается, лепты диэлектрика и фольги обры-