Большинство конденсаторов имеет конструкцию корпуса в виде прямоугольного параллелепипеда. Там, где по условиям эксплуатации требуется значительная длина путей утечки внешней изоляции (конденсаторы связи, отбора мощности, для делителей напряжения и т. п.), применяются ребристые корпуса цилиндрической формы из фарфора. Как правило, конденсаторы в таких корпусах изготавливаются на напряжения от 35 кВ и выше.
Для изготовления прямоугольных корпусов используются как металлы (сталь, латунь, алюминий), так и различные изоляционные материалы (полипропилен, полиамид и др.). Металлические корпуса применяются для конденсаторов со значительным тепловыделением, изоляционные — для конденсаторов на высокие напряжения, тепловыделение в которых невелико. Герметизация металлических и прямоугольных корпусов из изоляционного материала достигается сваркой и пайкой, фарфоровых цилиндрических—с помощью резиновых уплотнений.
Конденсаторы для повышения коэффициента мощности электроустановок переменного тока промышленной частоты выпускаются по ГОСТ 1282-88 и ГОСТ 27390-87. По объему производства (до 70%) они занимают первое место в общем выпуске силовых конденсаторов и относятся к энергосберегающему оборудованию. Условия массового производства требуют максимального сокращения и унификации их типоразмеров.
Рис. 1.6. Конденсаторы типов КЭ и КЭК (К — косинусный, Э — экологически безопасная пропитка, К — комбинированный диэлектрик) для повышения коэффициента мощности в сетях промышленной частоты: и нулевой (0) габарит: 0 — мерный (I) и второй (2) габариты
Отраслевыми техническими условиями устанавливаются три основных габарита их корпусов: второй (рис. 1.6, в) с высотой 640 мм, первый (рис. 1.6,6) — 325 мм и нулевой (рис. 1.6, а)—180 мм; площади оснований у всех габаритов составляют 380х 120 мм2 (этот размер сохраняется и для металлических корпусов унифицированных серий других типов конденсаторов). Этими габаритами обеспечивается широкий (от 4 до 250 квар) диапазон мощностей в конденсаторной единице. Напряженности поля в бумажном диэлектрике этих конденсаторов составляют для бумаг среднего качества 15—17 МВ/м в низковольтных (Uном<1000 В) и 17—18 МВ/м в высоковольтных (Uном>1000 В) конденсаторах, а для бумаг повышенного качества соответственно 15-- 17 и 20—21 МВ/м, что не позволяет получить высокие удельные характеристики. В конденсаторах с бумажно-пленочным и пленочным диэлектриками напряженности поля значительно выше (соответственно порядка 40 и 50 МВ/м), и поэтому более чем в 2 раза выше их техникоэкономические показатели.
Рис. 1.7. Конструкция конденсатора ЭЭВК (Э — электротермический: Э — экологически безопасная пропитка, В — водяное охлаждение, К — комбинированный диэлектрик)
Конденсаторы предназначены для работы при естественном охлаждении и изготавливаются для установки на открытом воздухе (наружного исполнения) и внутри помещений (внутреннего исполнения). Конденсаторы наружного исполнения выпускаются для работы в умеренном климате и тропического исполнения, а также для районов с холодным климатом (исполнение ХЛ). Конструктивно конденсаторы исполнения ХЛ не отличаются от конденсаторов других исполнений, но применяемые в них материалы должны обеспечивать нормальную работу при температурах до —60 -г— 65° С В первую очередь это относится к пропитывающих жидкостям, которые должны иметь соответствующую температуру застывания, но также и к характеристиках других материалов, например уплотняющим резинам для конденсаторов в фарфоровых корпусах.
Конденсаторы для электротермических установок на частоты от 0,5 до 10 кГц типа ЭЭВК (рис. 1.7, а) предназначен для повышения коэффициента мощности этих установок и занимают второе место в общем выпуске. Они выпускаются по ГОСТ 18689-81 в стальных или латунных корпусах унифицированной серии с высотой корпуса 350 мм.
Рис. 1.8. Конденсаторы связи и деления напряжения серии СМ. ДМ, СМП (С — связи, Д для делителей напряжения. М пропитка нефтяным маслом, II -совмещенный с подставкой);
а — конденсатор тина СМ 166/%/>14 (наружный диаметр 700 мм. высота 1320 мм): б -конденсатор тина СМП; в - конденсатор типа ДМ 30-2.І-ІУІ (наружный диаметр 350 мм. высота 1380 мм): г — колонна конденсаторов (см с. 16)
Ввиду значительны тепловых потерь, которые не могут быть отведены естественным охлаждением, в электротермических конденсаторах с бумажным диэлектриком применяется принудительное водяное охлаждение, осуществляемое с помощью змеевика из медной трубки, по которому протекает охлаждающая вода. В наиболее распространенной конструкции змеевик напаивается непосредственно на выступающую фольгу одного полюса всех секций, как это показано, на рис. 1.7, б. Здесь охлаждающая система и связанный с ней корпус конденсатора находятся под напряжением. В другой конструкции каждая секция изолируется на полное испытательное напряжение и в пакете между ними прокладывается медная фольга, на которую напаивается охлаждающая система. В этом случае ни охлаждающая система, ни корпус не находятся под напряжением. Однако в такой конструкции должны применяться диэлектрические материалы с меньшим, чем в первом случае, значением вследствие худшего отвода тепла.
Рис. 1.8
Рабочие напряженности поля в бумажном диэлектрике таких конденсаторов составляют при номинальной частоте 0,5 кГц от 15,5 до 16 МВ/м, при 1 кГц около Г2,5 МВ/м, при 2,4 кГц от 8 до 9 МВ/м, при 4 кГц от 7 до 7,5 МВ/м, при 10 кГц от 4,5 до 5 МВ/м. Применение бумажнопленочного и пленочного диэлектриков в этих конденсаторах позволяет повысить мощность в единице при сохранении водяного охлаждения.
Конденсаторы для емкостной связи, отбора мощности, делителей напряжения и измерения напряжения в фарфоровых корпусах типов СМ, ОМ, ДМ, НДЕ (рис. 1.8, а — в) выпускаются по ГОСТ 15581-80 в виде отдельных элементов, из которых собираются колонны на соответствующее напряжение фазы линии электропередачи (рис. 1.8, г). Рабочие напряженности поля в них составляют от 12 до 25 МВ/м.
Импульсные конденсаторы предназначаются для различных применений в режиме «зарядка — разряд». Они выпускаются в металлических корпусах как унифицированного, так и других размеров, а также в изоляционных корпусах (рис. 1.9, а—г).
Рис. 1.9. Импульсные конденсаторы серии ИК (И — импульсный. К — пропитка касторовым маслом):
а - ИК-6-150-ТС4; б - ИК-100-0.4^4ХЛ4‘, в - ИКГ-50-1-УХЛ4
Многообразие конструктивных исполнений импульсных конденсаторов обусловлено особенностями тех установок, в которых они, работают. Рабочие напряженности равны 50-150 МВ/м и болсе.1
КОНСТРУКЦИИ ВЫВОДОВ
Напряжение к пакету, находящемуся в герметично закрытом корпусе, подается с помощью специальных проходных фарфоровых изоляторов (рис. 1.10). В зависимости от конструкции выводов, которые могут быть в виде цилиндрических стержней, плоских шин, коаксиальных цилиндров и др., они могут иметь различные исполнения. Изоляторы герметично соединяются с корпусом конденсатора (рис. 1.11). Герметичность соединения достигается металлизацией узких участков фарфора, к которым припаивается металлическая арматура. Затем она герметично припаивается к корпусу. Сверху к изолятору припаивается металлический колпачок, служащий для присоединения конденсатора к внешней сети. Герметизация переходного соединения металл—фарфор возможна также с помощью резины.
Рис. 1.10. Конструкция проходного фарфорового изолятора (армированного):
1— изолятор; 2 —Колпачок с контактным стержнем: 3- переходное кольцо: 4 --припой
Рис. 1.11. Соединение изолятора с корпусом:
1 — изолятор армированным: 2 — корпус: 3 — припой
Недостатком обычно применяемых выводов является их значительная индуктивность. Для ее снижения в импульсных конденсаторах применяются специальные конструкции выводов. В конструкции на рис. 1.12, а собственно выводы I представляют собой медные листы, изогнутые под углом 90°. Они герметично проходят через изоляционную часть 4 крышки Л разделяются изоляционной прокладкой 6 снаружи и бумажно-пропитанной изоляцией 7 внутри конденсатора. Металлическая арматура 5 крышки служит для приварки крышки к стенкам корпуса 8. Шины 3 от секций подводятся к сборным шинам 2, соединенным с выводом 1. Более сложную конструкцию имеет вывод, изображенный на рис. 1.12, б. Он состоит из цилиндра сложного профиля 5, изготовляемого обычно из эпоксидной смолы, и вывода /. С помощью металлического диска 4 цилиндр 3 герметично сваривается с прямоугольной частью крышки корпуса. На диске 4 имеется специальный выступ 5, к которому приваривается контактное кольцо 2, являющееся вторым полюсом вывода.
Рис. 1.12. Конструкции малоиндуктивных выводов
