Дубійчук Олег Юрійович. Вибір раціональної конструкції високовольтних імпульсних конденсаторів з послідовним з'єднанням груп секцій

Краткое описание

Дубійчук Олег Юрійович. Вибір раціональної конструкції високовольтних імпульсних конденсаторів з послідовним з'єднанням груп секцій : Дис... канд. наук: 05.09.13 - 2008.

Дубійчук О.Ю. Вибір раціональної конструкції високовольтних імпульсних конденсаторів з послідовним з'єднанням груп секцій. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 05.09.13 техніка сильних електричних та магнітних полів. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2008р.
Дисертація присвяченавибору раціональної конструкції ВІК з послідовним з'єднанням груп секцій.В роботі досліджено ресурсні характеристики секцій конденсаторів з різною товщиною паперового або паперово-лавсанового діелектрика просоченого касторовим маслом і розроблено методику вибору раціональної конструкції конденсаторів з послідовним з'єднанням груп секцій.
Проведено ресурсні випробування секцій ВІК. Визначені експериментальні залежності ресурсу від товщини ізоляції в діапазоні від 40мкм до 120мкм. Проведено аналіз отриманих результатів для негерметичних секцій у порівнянні з результатами для герметичних секцій. Розроблено методику вибору раціональної конструкції конденсатора з послідовним з'єднанням груп секційна підставі проведених ресурсних випробувань та з урахуванням розбіжностей значень ємності і показників надійності.
Отримано експериментальну залежність ресурсу секцій з паперово-лавсановою ізоляцією, просоченою касторовим маслом, від товщини діелектрика і відсоткового змісту плівки, а також від напруженості електричного поля для секцій з однаковою площею обкладок. Розраховано граничні питомі характеристики ВІК.
Розроблено рекомендації щодо раціонального вибору конструкції конденсаторів та апробовано на реальних конструкціях конденсаторів. Результати роботи використано при створенні нових типів ВІК КИМ-120, КИМ-125, КИМ-131, КИМ-136 з підвищеною товщиною діелектрика від 120мкм до 160мкм.

За результатами проведених досліджень вирішена науково-практична задача підвищення ресурсу ВІК при варіації товщини діелектрика між обкладками та кількості послідовно з'єднаних груп секцій конструкцій конденсатора з урахуванням розбіжностей значень ємностей. У процесі досліджень зроблені наступні висновки:
визначені основні чинники, що впливають на вибір конструкції - це напруженість електричного поля, товщина діелектрика між обкладками конденсатора, число шарів діелектрика між обкладками, відношення товщини обкладки до товщини діелектрика, показники надійності (середній ресурс і середньоквадратичне відхилення з ресурсу нормального логарифмічного закону розподілу безвідмовної роботи);
розроблено уточнену математичну модель порівняльного аналізу різних конструкцій конденсаторів з послідовним з'єднанням груп секцій у вигляді формули степеневої залежності порівнюваних ресурсів конденсаторів від визначених чинників;
визначено ступінь перенапруження на послідовно з'єднаних групах секцій залежно від розбіжностей значень ємностей секцій і вперше показано їх істотний вплив на вибір товщини діелектрика та кількість послідовно з'єднаних груп секцій;
експериментально досліджено залежність ресурсу та показників надійності секцій силових імпульсних конденсаторів від товщини діелектрика:
уточнено експериментальну залежність ресурсу від товщини паперово-касторового діелектрика, яка складається з двох ділянок з різними показниками степеня залежності ресурсу від товщини діелектрика: при товщині діелектрика менш 80мкм показник степеня m=2,14; при товщині діелектрика не менш 80мкм - m=1,72 (за умови рівності числа шарів діелектрика);
середньоквадратичне відхилення при нормально-логарифмічному законі розподілу відмов має мінімум при товщині діелектрику 6080мкм, який дорівнює 0,1. При зменшенні товщини діелектрика середньоквадратичне відхилення росте пропорційно (60/d)1,5, а при збільшенні товщини діелектрика може залишатися постійним або збільшуватися при збільшенні напруженості електричного поля;
отримано експериментальну залежність ресурсу секцій з паперово-лавсановою ізоляцією, яка просочена касторовим маслом, від товщини діелектрика, відсоткового змісту плівки і від напруженості електричного поля для секцій з однаковою площею обкладок. Найбільш істотний вплив на ресурс має напруженість поля, менш істотний - товщина діелектрика і відсотковий зміст плівки;
запропоновано методику порівняльного аналізу ресурсу конструкцій конденсаторів, що мають секції з різною товщиною діелектрика і різною кількістю послідовно з'єднаних груп секцій, яка враховує одночасно вплив напруженості електричного поля з урахуванням розбіжності значень ємності, число шарів діелектрика між обкладками, товщину та об'ємний вміст діелектрика;
розроблені рекомендації щодо раціонального вибору конструкції конденсатора, які використані при створенні нових типів ВІК КИМ з послідовно з'єднаними групами секцій;
уточнено ресурсні залежності граничної питомої енергії конденсаторів з урахуванням надійності (за умови, що відхилення з ємностіС=0), ресурсу і загальної енергії в конденсаторах;
результати роботи використані при створенні нових типів ВІК КИМ-120 (ТОВ «Протон-21», м. Київ);КИМ-125 (ХНУ ім. Каразіна, м. Харків); КИМ-131 (ННЦ «ХФТІ» НАН України, м. Харків); КИМ-136 (ІЕД, м. Харків). Конденсатори виготовлені, пройшли приймально-здавальні випробування та успішно експлуатуються на відповідних підприємствах.