Зависимости тангенса угла диэлектрических потерь от напряженности электрического поля показаны на рис. /У. Кривые / характеризуют собой конденсаторы прошедшие нормальный процесс сушки и пропитки. Величина tg6 этих конденсаторов практически не зависит от напряженности электрического поля до 50-60 В/мкм.

го Е, кВ/мм

Рис. 79. Зависимости та.пенса угла потерь от напряженности электрического поля (сплошные кривые - для конденсаторов, пропитанных маслом, пунктирные - для конденсаторов, пропитанных ТХД)

Кривыми 2 представлена зависимость tg6 от напряженности электрического поля для конденсаторов с наличием воздуха. Характерным для таких конденсаторов является то, что при малых напряженностях электрического поля наблюдаются низкие значения tg6, так как воздух не имеет потерь. Однако при повышении напряжения, начиная с некоторого критического значения, угол потерь конденсаторов резко возрастает, что объясняется ионизацией воздушных включений в диэлектрике или у краев обкладок. Напряжение возникновения частичных разрядов тем ниже, чем больше растворенного воздуха находится в конденсаторе. При большом количестве воздуха ионизация в конденсаторе может происходить при напряжениях значительно ниже рабочего.

Кривые 3 показывают зависимость tg6 от напряженности электрического поля для конденсаторов с эагряз-

нениями. Растворенные загрязнения (ионные примеси) в конденсаторе вызывают при снижении напряжения (в области небольших напряженностей) возрастание угла потерь, особенно заметное при повышенных температурах. В этом случае значительную часть общих потерь конденсатора составляют потери, обусловленные колебательным движением ионов в прослойках пропитывающей жидкости, находящейся в зазорах между слоями диэлектрика. Возрастание угла потерь с понижением напряжения может быть объяснено следующим образом. Если напряжение достаточно высокое, амплитуда колебаний ионов ограничивается величиной зазоров между слоями диэлектрика. При снижении напряжения активные, потери остаются постоянными, поскольку колебания ионов все еще происходят в пределах зазоров между слоями диэлектрика, а реактивная мощность конденсатора, зависящая от квадрата величины напряжения, резко уменьшается. Поэтому отношение активной мощности потерь к реактивной мощности конденсатора (тангенс угла диэлектрических потерь) с понижением напряжения возрастает.

Тангенс угла диэлектрических потерь достигает максимального значения при снижении напряжений до такой величины, при которой амплитуда колебаний ионов становится равной толщине зазоров в диэлектрике. Поскольку полярные пропитывающие жидкости обладают повышенной проводимостью и более чувствительны к загрязнениям, чем неполярные, зависимость угла потерь от напряжения у конденсаторов, пропитанных хлорированными дифенилами, выражена более резко, чем у конденсаторов, пропитанных конденсаторным маслом.

Таким образом, определив зависимость тангенса угла потерь готовых конденсаторов от температуры и напряжения, можно с определенной точностью судить о тех или иных отклонениях, допущенных при вакуумной сушке и пропитке или при сборке конденсаторов.

Кроме того, отклонения от установленной технологии для конденсаторов переменного тока могут быть выявлены при их длительных испытаниях повышенным напряжением, которые проводят в течение 48 ч при напряжении 1,2 номинального и температуре окружающей среды 20-30° С.

В конденсаторах, имеющих повышенные потери из-за недосушки или загрязнений, в процессе длительных ис-

пытаний происходит значительный перегрев диэлектрика по отношению к температуре окружающей среды. Такой перегрев, намного превышающий допустимый для качественных конденсаторов, приводит к нарушению теплового равновесия, при котором выделяющееся в конденсаторе тепло не успевает полностью отводиться стенками корпуса. Нарушение теплового равновесия вызывает быстрый рост температуры- диэлектрика и пробой конденсатора.

Если конденсаторы плохо обезгажены или насыщены воздухом, при длительных испытаниях в них быстро развиваются частичные разряды, которые выводят конденсаторы из строя не только из-за возрастания температуры, вызванного появлением потерь на ионизацию, но и вследствие разрушения диэлектрика под воздействием разрядов. В бумажно-масляных конденсаторах частичные раздряды сопровождаются в результате разложения масла обильным выделением газов и образованием твердых продуктов. Поэтому внутри конденсатора возникают высокие давления, которые еще до наступления пробоя диэлектрика вызывают вспучивание корпуса конденсатора.

Высокие стабильные характеристики конденсатора являются непременным условием их длительной и безаварийной работы. Естественно, что такие характеристики могут быть обеспечены только при строгом соблюдении технологии на всех стадиях производства конденсаторов и в первую очередь при их вакуумной сушке и пропитке.

Контрольные вопросы

1. Что называется паром и газом?

2. Укажите способы сушки влажных материалов.

3. Для чего производят вакуумную сушку и пропитку кондеи- саторов?

4. Расскажите об устройстве установки для вакуумной сушки и пропитки конденсаторов.

5. Как устроены насосы ВН-6Г, 6ДВН-1500 и БН-4500 и каковы правила их обслуживания?

6. Для чего служат конденсаторы влаги и охлаждаемые ловушки?

7. Для чего производят тщательную очистку конденсаторов перед загрузкой в шкафы?

8. Какие факторы определяют степень высушиваемости конденсаторов?

9. Расскажите об основных периодах сушки конденсаторов. 10. Как избегают увлажнения насоса в процессе сушки конденсаторов?

11. Чем объясняется понижение температуры конденсаторов при интенсивном выделении влаги?

12. Почему изменяется емкость конденсаторов в процессе сушки?

13. Почему недопустимо нарушение вакуума в период окончательной сушки и при заливке кондеисаторов пропитывающей жидкостью?

14. Чем вызвана необходимость герметизации конденсаторов непосредственно после выгрузки из шкафа?

15. Какое влияние оказывают на срок службы конденсаторов нарушения процесса термовакуумной обработки?

16. Каким образом у готовых конденсаторов могут быть выявлены нарушения, допущенные при сушке н пропитке или при сборке?

Глава VIII. ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРОПИТЫВАЮЩИХ ЖИДКОСТЕЙ

§ 56. Необходимость дополнительной очистки пропитывающих жидкостей

Основными пропитывающими жидкостями, используемыми для силовых бумажных конденсаторов, являются конденсаторное и касторовое масла и синтетические электроизоляционные жидкости - хлорированные дифенилы (ТХД и др.). Физико-хи.мические и электрические характеристики этих пропитывающих жидкостей были приведены в табл. 2 (см. § 13).

Хлорированные дифенилы применяют при пропитке конденсаторов, работающих на переменно.м токе как промышленной частоты, так и повышенных частот. Для конденсаторов постоянного тока основной пропитывающий диэлектрик - касторовое масло. Конденсаторное масло используют для пропитки некоторых типов конденсаторов как переменного, так и постоянного токов.

Перед пропиткой конденсаторов пропитывающие жидкости должны отвечать определенным требованиям, основными из которых являются высокая электрическая прочность и воз.можно малые диэлектрические потери. Эти требования могут быть обеспечены тогда, когда пропитывающие жидкости не содержат различного рода загрязнений, .механических примесей и влаги. Кроме того, пропитывающие жидкости должны быть тщательно обез-гал<ены. Наличие в пропитывающих жидкостях растворенного воздуха, объем которого в обычных условиях может достигнуть 10%, приводит к неизбежному попада-

нию его в процессе пропитки внутрь конденсаторов и ухудшению их качества.

Поступившие на конденсаторные заводы пропитывающие жидкости не всегда отвечают необходимым требованиям. В результате транспортировки и длительного хранения на складах жидкости, постоянно соприкасаясь с атмосферой, увлажняются, что приводит к заметному снижению их первоначальных электрических характеристик, поэтому перед употреблением они нуждаются в сушке, обезгаживании и дополнительной очистке.

В процессе заливки до 30% пропитывающей жидкости не попадает в конденсаторы. Эта часть жидкости, соприкасаясь со стенками шкафа и корпусов конденсаторов, несколько загрязняется, и для повторного ее использования также требуется дополнительная очистка.

Таким образом, конденсаторные заводы вынуждены создавать специальные участки, которые оборудуют не только для сушки и обезгаживания, но и для дополнительной очистки значительных количеств пропитывающих жидкостей.

§ 57. Методы очистки пропитывающих жидкостей

Пропитывающие жидкости, не удовлетворяющие нормам из-за механических примесей, увлажнения, загрязнения или недостаточной степени очистки, всегда могут быть восстановлены и доведены до требуемых норм дополнительной очисткой.

Известно много методов очистки. Применение того или иного метода определяется видом и степенью загрязнения пропитывающей жидкости, поэтому выбору метода всегда должен предшествовать анализ жидкости, который должен дать полное представление о ней как о диэлектрике.

Если пропитывающая жидкость оказалась загрязненной лишь различными механическими примесями, для ее восстановления применяют очистку методом отстоя или фильтрования через пористую среду. Когда жидкость только увлажнена и все остальные ее свойства удовлетворяют нормам, ее обычно сушат распылением под вакуумом. Если же исходная жидкость имеет недостаточную степень очистки или была подвержена воздействию высоких температур в присутствии кислорода и окислилась, 210

для ее восстановления перечисленные выше механические способы очистки непригодны. В этом случае применяют методы, основанные на способности некоторых пористых тел, так называемых адсорбентов, избирательно поглощать определенные загрязнения, входящие в состав пропитывающих жидкостей.

Имеется и ряд других методов очистки пропитывающих жидкостей. Так, например, для очистки конденсаторного масла используют центрифугирование в специальных аппаратах (в них под действием центробежной силы происходит отделение примесей), промывку чистой водой, регенерацию кислотами и щелочами, которые связывают химические нестойкие примеси. Последний метод применяют для восстановления масел, претерпевших глубокие органические изменения. Однако данные методы очистки а конденсаторном производстве не используются, поэтому здесь не рассматриваются.

Отстой. Очистка методом отстоя заключается в том, что пропитывающая жидкость длительное время находится в покое. Вода и механические примеси, отличающиеся по плотности от пропитывающих жидкостей, оседают на дно или всплывают и затем отделяются от них. Несмотря на то что отстоем удаляются не все загрязнения и вода, этот метод очистки широко применяется и является первой и обязательной стадией, предшествующей всем другим методам очистки.

Метод отстоя крайне прост и экономичен, однако требует много времени. Скорость отстоя зависит от вязкости жидкости и высоты ее слоя. Чем больше вязкость жидкости и высота ее слоя, тем медленнее происходит отстой, так как требуется больше времени для отделения частиц загрязнений от жидкости.

Поскольку вязкость пропитывающих жидкостей уменьшается с повышением температуры, для ускорения отстоя их обычно подогревают. В то же время нагрев жидкостей ограничивается тем, что при высоких температурах возникают конвекционные потоки и происходит взмучивание жидкости пузырьками испаряющейся воды, что в значительной мере замедляет осаждение, загрязнений. Поэтому для каждого вида пропитывающей жидкости выбирают оптимальную температуру отстоя: для трихлордифенила и конденсаторного масла в пределах 30-40° С, а для касторового масла, имеющего более высокую вязкость, в пределах 70-80° С.