Применение конденсаторных обкладок.

Конденсаторные обкладки применяются для регулирования электрического поля в основном в конструкциях с бумажно-масляной изоляцией.

Они представляют из себя дополнительные электроды из тонкой металлической фольги, которая располагается в толще изоляции между главными электродами. В результате такой конструкции образуется цепочка последовательно включённых цилиндрических конденсаторов, ёмкости которых при переменном напряжении или сопротивление изоляции между обкладками при постоянном напряжении определяют распределение электрического поля в изоляции. Путём изменения размеров числа и взаимного расположения конденсаторных обкладок, можно изменять ёмкости конденсаторов, регулируя тем самым характер распределения электрического поля. Важно отметить, что конденсаторные обкладки позволяют регулировать напряжённость электрического поля как в радиальном направлении, так и в осевом. В качестве примера работы конденсаторных обкладок рассмотрим проходной изолятор (ввод)

n – обкладок, R_i – радиус i-й обкладки, l_i – длина обкладок, ∆R_i – это расстояние между R_i и R_i+1.

Условием равномерного распределения переменного напряжения по слоям является равенство емкостей С₁ =С₂ = … = С_i = С_i+1 … = C_n, где n — число обкладок.

При анализе такой конструкции, очевидно, что радиус обкладки элементарного цилиндрического конденсатора гораздо больше, чем расстояние между обкладками.

Тогда с незначительной погрешностью электрическую ёмкость любого конденсатора, например С_i, можно вычислить:

Следовательно, если принять  - const, тогда равенство ёмкостей будет выполнятся, если .

Меняя другие обкладки обратно пропорционально радиусу можно добиться равномерного распределения по слоям, тогда

Напряжённость электрического поля в пределах каждого конденсатора может быть вычислена по закону:

Коэффициент неоднородности изоляции существенно меньше, чем при отсутствии обкладок. Представленное регулирование электрического поля в радиальном направлении приводит к неравномерному распределению напряжённости в осевом направлении. Для того чтобы, обеспечить равенство продольных и осевых составляющих необходимо, чтобы выполнялось такое условие

,

если .

Тогда:

Из технологических соображений лучше принять постоянным. Если , то тогда оказывается обратно пропорционально квадрату радиуса, т.е. увеличении радиуса расстояние между обкладками существенно уменьшается, а это означает, что вблизи краёв короткого электрода напряжённости значительно увеличиваются. Электрическая прочность бумажно-масляной изоляции вдоль слоёв существенно ниже, чем в радиальном направлении. Поэтому во всём мире условие регулирования берут .

Как видно из выбранного способа регулирования со всей очевидностью вытекает, что напряжённость электрического поля вблизи электродов выше, чем в середине изоляции.

У края конденсаторных обкладок наблюдается резкое повышение электрического поля. Для устранения этого эффекта применяются дополнительные цилиндрические электроды – манжеты, которые между рёбрами сидят. (устранение краевого эффекта).

 

 

Комбинирование диэлектриков

К материалам используемым для внутренней изоляции предъявляют жёсткие требования в отношении их электрических, механических и других характеристик.

1 Электрические характеристики

Материалы должны обеспечивать высокую, кратковременную и длительную электрическую прочности. Они должны обладать определённым комплексом свойств, таких как иметь высокие пробивные напряжённости в области чисто электронного пробоя и малые диэлектрические потери (устойчивость к тепловому пробою), иметь высокую стойкость к частичным разрядам

1. тепловые свойства

теплопроводность, стойкость к тепловому старению. Эти характеристики исключительно важны, так как ограничивают допустимые температуры рабочих частей оборудования и влияют на перепады температуры в изоляции. Эти свойства определяют допустимые рабочие режимы оборудования в целом, кроме того от них зависят степень пожаро - взрывобезопасности ЭУ, и следовательно объём, содержание и стоимость защитных мероприятий.

1. Механические

Высокие требования к механической прочности изоляционных материалов обусловлены не только значит нагрузками на изоляцию , но и нагрузками, возникающими в процессе изготовления самой изоляции и ЭУ в целом. Особенность в том, что необходимо обеспечить не просто механическую целостность изоляции, но и исключить появления в изоляции дефектов, снижающих электрическую прочностью

1. Технологические

Материалы должны быть пригодны для высокопроизводительных процессов изготовления изоляции и ЭУ в целом.

1. Экологические

Изоляционные материалы не должны содержать и образовывать в процессе эксплуатации токсичные продукты. После отработки срока службы легко поддаваться переработке или уничтожению без загрязнения окружающей среды.

1. Экономические

недефицитные, низкая стоимость

1. Специальные

В ряде случаев к указанным 6 группам могут быть добавлены другие, обусловленные спецификой работы ЭУ. Дугостойкость, стойкость к термоударам и т.д.

Все перечисленные свойства относятся к главным и пренебрегать ими нельзя. Как показывает практика и эксплуатация сложных изоляционных конструкций удовлетворить всем требованиям одним материалом невозможно. Этот комплекс лучше удовлетворяется при использовании в составе внутренней изоляции комбинации из нескольких материалов, которые дополняют друг друга и могут выполнять различные функции.

.