Конструктивную основу силового конденсатора составляет секция, являющаяся элементарным конденсатором. Секции для диэлектрических систем с мягкими обкладками и металлизированной пленкой являются спирально намотанными цилиндрическими, для остальных — спирально намотанными плоскопрессованными. Секции первого типа наматываются на жесткий цилиндр из изоляционного материала, остающийся в ней и после намотки, благодаря чему она сохраняет цилиндрическую форму. Секции второго типа наматываются па цилиндрическую или плоскую оправку, по окончании намотки снимаются с нее, складываются по диаметру и превращаются в плоскопрессованные. Хотя секция является спирально намотанной, ее диэлектрическая система образует плоский конденсатор, слои диэлектрика которого расположены параллельно обкладкам и образуют последовательную схему соединения при переходе с одной обкладки на другую (рис. 1.3).
Рис. 1.3. Схема замещения трехкомпонентного диэлектрика:
Рис. 1.4. Конструкции секций:
а— со скрытыми обкладками; б —с выступающими обкладками; в —на двойное напряжение; 1 — обкладка; 2 — диэлектрик; 3 — токоотвод
В плоскопрессованной секции листы диэлектрика и фольги вследствие их упругости неплотно прилегают друг к другу, и между ними остается некоторое пространство, которое можно варьировать, изменяя давление на плоские стороны секции или, как принято называть, изменяя ее степень сжатия или запрессовки. При этом изменяются толщина секции, диэлектрическая проницаемость еЛ, тангенс угла диэлектрических потерь 6 диэлектрика и другие характеристики. Степень сжатия оценивается коэффициентом запрессовки (термин введен С. К. Медведевым) к, связанным с параметрами диэлектрика [8.1]:
(1.1)
где
— толщина твердых материалов диэлектрика;
и п—соответственно толщина листа и число листов бумаги; и п'—го же пленки; г/ж—суммарная толщина находящейся между слоями пропитывающей жидкости;
—фактическая толщина диэлектрика между обкладками.
При отсутствии какого-либо компонента соответствующий член в (1.1) выпадает. При пользовании этой формулой предполагается, что листы твердою диэлектрика имеют равномерную толщину и удалены друг от друга на одинаковое расстояние, что не всегда имеет место в реальном диэлектрике, но такая схема дает хорошее совпадение с опытом. Из (1.1) следует
(1.2)
Зная
и задаваясь значением к, из (1.2) можно найти d. Для бумажного и бумажно-пленочного диэлектриков обычно 0,9<k<0,95, что соответствует давлению на плоские стороны секции около 0,5 МПа. При к> 0,95 в секции вследствие пережатия могут возникнуть повреждения, снижающие электрическую прочность диэлектрика. Для пленочного диэлектрика с учетом его набухания 0,7 <k<0,9.
Для количественных расчетов электрофизических параметров обоих типов секций используется одна общая эквивалентная схема, показанная на рис. 1.3. Методы определения ее параметров изложены в гл. 8. Этими же индексами обозначаются далее все величины, относящиеся к данному компоненту.
Конструктивно секция может быть выполнена со скрытыми (рис. 1.4, а) или выступающими (рис. 1.4,6) обкладками или может состоять из нескольких подсекций, как на рис. 1.4, в, где приведена секция на двойное напряжение. Одна обкладка в ней, являющаяся общей, наматывается скрыто. Две другие обкладки, гальванически не связанные между собой, могут наматываться скрыто или с выступающими краями. Здесь в одной секции через общую обкладку последовательно соединяются две подсекции. Конструктивной разновидностью секции со скрытыми обкладками является секция, в которой края одной из обкладок загибаются, при этом они не только скругляются, но могут сдвигаться относительно краев другой, незагнутой, обкладки (см. рис. 12.5), в результате чего снижаются искажения поля в этой зоне и повышается напряжение возникновения ЧР, что позволяет выбирать более высокие напряженности по сравнению с секцией с незагнутыми краями обкладки. Отвод тока от секции со скрытыми обкладками осуществляется специальными токоотводами, вкладываемыми в нес при намотке.
В подавляющем большинстве конденсаторов применяются плоскопрессованные секции, из которых набирается пакет, имеющий форму прямоугольного параллелепипеда. Эта форма позволяет создать наиболее экономичный конденсатор. Секции в пакете соединяются параллельно, последовательно или смешанно. В большинстве случаев пакет является самостоятельной конструктивной единицей. Иногда в одном конденсаторе используются несколько пакетов, образующих единое конструктивное целое, называемое выемной частью.
Рис. 1.5. Цилиндрическая секция (диэлектрическая система с мягкими обкладками и металлопленочная);
1 — секция; 2 — изоляционный цилиндр: 3 — шопировка
Пакет или выемная часть помещаются в прямоугольный или цилиндрический корпус из металла или изоляционного материала, который после прохождения цикла технологической обработки герметизируется, с тем чтобы исключить попадание влаги и воздуха из окружающей среды внутрь конденсатора. Набор образующих пакет секций может быть впрессован непосредственно в корпус, которым он и удерживается в спрессованном состоянии. Напряжение подается к схеме через проходные изоляторы (выводы). Конструкция цилиндрической секции с мягкими обкладками показана на рис. 1.5.
