Стартовая >> Архив >> Подстанции >> Силовые электрические конденсаторы

Другие применения конденсаторов - Силовые электрические конденсаторы

Оглавление
Силовые электрические конденсаторы
Общие сведения о силовых конденсаторах
Секция и пакет
Конструкции конденсаторов
Технико-экономические характеристики конденсаторов
Условия эксплуатации
Влияние конструктивных факторов на электрическое поле
Промышленные типы конденсаторной бумаги
Синтетические полимерные пленки
Нефтяное масло
Касторовое масло
Жидкости на основе жидких хлорированных углеводородов, жидкости для замены хлордифенилов
Обкладки силовых конденсаторов
Самовосстановление и разрушение слоя металлизации
Кратковременная электрическая прочность
Влияние технологических факторов на характеристики конденсатора
Частотные разряды в конденсаторе
Надежность конденсаторов
Выбор рабочей напряженности
Тепловой расчет конденсатора
Конденсаторы в энергетике
Конденсаторные установки
Шунтовые конденсаторные батареи
Сериесные конденсаторные батареи
Другие применения конденсаторов
Справочные данные

Конденсатор является накопителем энергии, запасаемой в электрическом поле. Сравнение накопителей энергии различных типов (табл. 19.2) показывает, что даже импульсные конденсаторы, работающие при весьма высокой рабочей напряженности (порядка 200 кВ/мм), обладают значительно меньшей удельной энергией в единице объема или в единице массы, чем другие виды накопителей [1.5, 19.9. 19.10).
Таблица 19.2. Сравнительные характеристики накопителей энергии


Тип накопителя

Удельная

энергия

Мощность а импульсе. В Л/см1 или Вт/см5

Дж./см»

Дж/г

Химические накопители (аккумуляторы)

500-2000

100 1000

0,3 — 3

Механические накопители (ударные генераторы)

10 —100

.1 - 20

(1 — 10)*10+1

Индуктивные накопители

10—50

1—5

(1 — 10)•103

Конденсаторы

0,2..... 10

0,1-5

(1 — 5)-105

Однако, как следует из этой же таблицы, конденсаторы имеют значительно большую удельную мощность, т. е. могут обеспечить значительно большую скорость передачи энергии в нагрузку, при этом время передачи энергии в нагрузку может иметь значения 10_6 с и менее. Это объясняется весьма малым внутренним сопротивлением (малой индуктивностью) импульсных конденсаторов по сравнению с другими накопителями энергии. В связи этим конденсаторы широко используются в областях науки и техники, где необходимы быстрая передача и выделение энергии в нагрузке: в электротехнологии, в установках инерциального управляемого термоядерного синтеза, в импульсных источниках энергии для возбуждения (накачки) импульсных оптических квантовых генераторов (лазерных систем), для импульсных источников света, в медицинской технике для импульсной электротерапии нарушения ритма сердца (дефибрилляторов) и др. [19.9, 19.11]. Рассмотрим более ‘ подробно применение конденсаторов в электротехнологии.
Разрядно-импульсная технология. В этом случае используется явление возникновения высоких импульсных давлений в жидкости при ее пробое, которое называется электрогидравлическим эффектом. Принцип его состоит в следующем. В жидкость (чаще всего в воду) вводят электроды, на которые подается высокое импульсное напряжение.

Процесс можно разбить на три стадии: предпробивную, активную и пассивную. Предпробивная начинается с момента подачи напряжения на электроды, заканчивается пробоем жидкости и возникновения в ней нитевидного канала разряда. В следующей, активной, стадии канал разряда превращается в плазменный капал высокой проводимости. Вследствие быстрого (за время единиц или десятков микросекунд) выделения большого количества энергии (103—105 Дж) плазма в канале нагревается до температуры (10 — 40) * 103 К; одновременно происходит расширение канала со скоростью порядка (2—10) • 102 м/с, в результате чего возникает интенсивное гидродинамическое возмущение, имеющее характер волны сжатия и распространяющееся со скоростью (1,5 —3,0) • 103 м/с, близкой к скорости звука в данной жидкости. Эта волна сжатия используется в технологическом цикле.
Канальная, или активная, стадия заканчивается с прекращением протекания тока в разрядной цепи, после чего начинается пассивная стадия, в которой канал разряда переходит в парогазовую полость.
Давление вблизи канала разряда в жидкости можно оценить по формуле [19.12]
(19.23)
где.
Это давление может достигать значений порядка 103— 104 МПа. Электрогидравлический эффект широко используется в установках для разрушения, дробления и измельчения минералов и других веществ, листовой штамповки, очистки отливок, прессования порошков, кристаллизации веществ из растворов и др. С помощью электрогидравлического эффекта может производиться переработка или разрушение непроводящих твердых сред, и он более экономичен по сравнению с другими способами. Например, разрушение объема 1 —1,5 м3 с помощью электрогидравлического эффекта обходится в 10 раз дешевле разрушения его с помощью взрывчатых веществ.
Магнитно-импульсная технология. Существо этого процесса состоит в том, что при разряде конденсаторной батареи на соленоид (индуктор) в нем создается магнитное поле, которое вызывает появление вихревых токов большой силы в обрабатываемой заготовке. Магнитное поле вихревых токов, взаимодействуя с магнитным полем индуктора, создает механические усилия, производящие пластическую деформацию заготовки.

Сила, действующая нормально к поверхности проводника в точке 5 и отнесенная к единице поверхности, равна:
(19.24)
где 5(5) — магнитная индукция в точке 5; р0 — Магнитная постоянная; Иуд— удельная энергия магнитного поля.
Для необходимого изменения конфигурации поля в рабочем объеме применительно к требуемой технологической операции применяются одновитковые вкладыши (концентраторы магнитного потока). С помощью магнитно-импульсной обработки металлов можно штамповать изделия различной формы, обжимать изделия (например, трубы), насаживать одну трубу на другую с высокой прочностью и плотностью соединения, соединять (впрессовывать) трубу в стенки коллектора и др.
В настоящее время в разрушающих соленоидах могут быть получены поля с индукцией около 300—500 Тл, приводящие к удельному давлению на поверхность металла до 105 МПа, что намного превосходит механические прочностные характеристики (например, предел текучести) металлов.



 
« Силовые кабели   Современная система противопожарной защиты кабелей »
электрические сети