Способ повышения электрической прочности жидких диэлектриков в электротехнических устройствах

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности к. устройствам с жидкими диэлектриками, предназначенными для генерации сильных магнитных полей в термоядерных установках, а также в мощных лазерных устройствах . Цель изобретения - расширение технологических возможностей путем повышения степени использования электрической прочности жидких диэлектриков . Жидкий диэлектрик прокачивают через устройство магнитной обработки и определяют зависимость электрической прочности диэлектрика от скорости его прокачки при постоянном значении магнитной индукции или при постоянной скорости прокачки от значения магнитной индукции, периодически или непрерывно осуществляют циркуляцию жидкого диэлектрика через рабочий объем устройства и устройстве пагннтноп обработки со знакопеременным магнитным полем, при этом управляют значениями скорости прокачки или индукции в соответствии с установленными Зависимостями. Электрическая прочность возрастает на 40-80%, 3 з.п. ф-лы, 7 ил. а S С

COOS СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ6ЛИН (5!)5 Н 01 В 3/20

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО И306РЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

К Д ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4664122/07 (22) 22.03.89 (46) 23.02.91. Вюл. Р 7 (72) А.Г.Косневич, Н.Т.Кротов, А.P.Äæèìèåâ и В.А.Бурнягин (53) 621 ° 315 (088.8) (56) Европейская заявка Р 0158804, кл. Н 01 В 3/20, 1985. (54) СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ

ПРОЧНОСТИ ЖИДКИХ ДИЭЛЕКТРИКОВ В ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВАХ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам с жидкими диэлектриками, предназначенными для генерации сильных магнитных полей в термоядерных установках, а также в мощных лазерных устройст- вах. Цель изобретения — расширение технологических возможностей путем

Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, в которых в качестве электроизоляционного материала используются жидкие диэлектрики, и может быть применено в устройствах, предназначенных для генерации сипьных магнитных полей в термоядерных установках, а также в мощных лазерных установках.

Целью изобретения является расширение технологических возможностей путем повышения степени использования электрической прочности жидких диэлектриков.

На фиг.1 изображено устройство для магнитной обработки жидкого диэ„„SU„„1629920 А1 повышения степени использования электрической прочности жидких диэлектриков. Жидкий диэлектрик прокачивают через устройство магнитной обработки и определяют зависимость электрической прочности диэлектрика от скорости его прокачки при постоянном значении магнитной индукции или при постоянной скорости прокачки от значения магнитной индукции, периодически или непрерывно осуществляют циркуляцию жидкого диэлектрика через рабочий объем устр йства !» устройствс магнитнс и обработки со знакопеременным магнитным полем, при этом упр:вляют значениями скорости прокачки или индукции в соответствии с установленными зависимостями, Электрическая прочность возрастает на 40-80/, 3 з. и, ф-лы, 7 ил.

least

4Ь лектрика; на фиг.2 — функциональная схема установки для поддержания электрической прочности диэлектрика в © требуемых пределах; на фиг.3-6 зависимости электрической прочности от линейной скорости нх прокачкч при омагничивании; на фиг.7 — зависимость электрической прочности омагниченного трансформаторного масла от времени релаксации.

Устройство для магниткой обработки состоит и- цилиндрического корпуса 1 и подшипниковых щитов 2 и 3.

Внутри корпуса помещен цилиндрический магнитопровод (статор) 4 с пазами на его внутренней поверхности, в ко1629920. торые уложена обмотка 5 и фиксирующие ее пазовыв клинья 6. Последние выполнены со сквозными отверстиями (кана- лами) в осевом направлении. Обмотка

5 статора 4 питания от трехфазного

5 источника частотой 50 Гц, линейным напряжением 380 В создает магнитную индукцию в активной зоне величиной

0,17 — 0,18 Тл.

Внутри статора 4 с зазором уста:новлен ротор 7 с короткозамкнутой

:обмоткой типа "беличья клетка".

Начала и концы клиньев 6 введены ,без зазора в отверстия фланцев 8 и

9, которые совместно с подшипниковыми щитами 2 и 3 оЬразуют входную 10 и выходную 11 полости.

К корпусу 1 посредством подшипникового щита 3 неподвижно прикреплен 2< .корпус, насоса 12, рабочее колесо 13: которого. неподвижно закреплено на валу 14 и приводится им во вращение.

Рабочая полость насоса 12 через ,отверстие 15 в его корпусе сообщена с входной полостью 10 устройства, В свою очередь, полость 10 посредством клиньев 6 сообщена с выходной

I полостью 1 1 устройства.

Устройство работает следующим образом.

При подключении обмотки 5 статора

4 к источнику переменного трехфазного тока в .Расточке статора создается вращающееся магнитное поле (как в обычной асинхронной электрической машине). Иагнитное поле статора 4 при вращении пересекает короткозамкнутую обмотку i ðoòoðà 7 и наводит в ней электроДвижущую силу, под дейст40 вием которой в обмотке течет ток. В результате взаимодействия токов обмоток и ротора создается вращающий электромагнитный момент,. который приводит Ротор 7 и РаЬочее колесо 13 45 насоса 12 во вращение.

Насаженное на валу 14 рабочее колесо 13 насоса: прокачивает жидкость,,которая из насоса через отверстие 15 по тупает во входную полость 10 и далее в осевые каналы клиньев 6.

;Протекая по каналам клиньев 6 в на(. правлении нормали к магнитному полю, созданному обмоткой статора, жидкость подвергается магнитной обработке,и .поступает в выходную полость 11. Длина активной зоны устройства составляет 78 мм.

Поскольку. в процессе магнитной обрабо"тки жидкости главными параметрами, определяющими эффект повышения электрической прочности жидкости, являются магнитная индукция В активной зоны устройства и скорость прокачки жидкости через активную зону V при постоянной частоте магнитной индукции, то, как установлено проведенными исследованиями, необходимо для режима, создающего требуемый эффект, произведение этих параметров поддерживать постоянным, т.е. В м Ч = consr..

Отсюда следует, что регулируемым параметром может быть как скорость прокачки жидкости, так и индукция, создаваемая в устройстве.

Установка (фиг.2) состоит из устройства 16 магнитной обработки жидкого диэлектрика, трубопровода 17, ка котором установлены пробоотборники

18 и 19 для подачи жидкости в кюветы с,разрядниками 20 и .21, на которые подается пробивное напряжение от высоковольтной установки 22. Электрические сигналы от этих разрядников поступают на датчики 23 и 24 среднего напряжения пробоя, связанные с устройством 2» сравнения. От устройства

25 сигнал поступает на регулятор 26 скорости, управляющий потоком жидкости, поступающей из рабочего объема электротехнического устройства 27 в устройство 16 магнитной обработки.

Способ повышения электрической прочности жидкого диэлектрика осуществляют следующим оЬразом, Ж дкий диэлектрик из рабочего оЬъема электротехнического устройства 27 по трубопроводу 17 проходит через устройство 16 магнитной обработки. Датчики 23 и 24. определяют исходный и конечный уровни пробивного напряжения.

Информация аб уровне пробивного напряжения поступает на эти датчики от высоковольтной установки 22 через. кюветы с разрядниками 20 и 21.. ЭлекФрические сигналы от датчиков 23 и 24 сравниваются в устройстве 25 и разность сигналов поступает на регулятор 26 скорости потока, который устанавливает скорость прокачки жидкости через активную зону устройства 16„ обеспечивающую максимально возможное или заданное превышение пробивного напряжения диэлектрика относительно исходного уровня.

Ч420 6

5 162

Датчики 23 и 24 представляют собой аналого-цифровые вычислители среднего уровня пробивного напряжения и OI .åñïå÷èâàþò выдачу сигналов на сравнивающее устройство 25, формирующее выходной сигнал, пропорцио-i альный

A E IIP.Z E IIP. II E IIP,O ъ где Е, — электрическая прочность неомагниченной жидкости (исходный уровень);

E < > — электрическая прочность жидкости после магнитной обработки; и = 1, 2, 3...

Указанный сигнал поступает на регулятор 26 скорости потока. В зависимпсти от поставленной задачи (получение максимального или заданного превышения напряжения npoбоев относительно исходного уровня) может быть предложено два варианта структуры регулятора 26 потока.

В первом случае в структуру регулятора 26 входит запоминающее и ариф.— метическое устройства для вычисления разности ДЕ и „+, — ДЕ „. Если эта разность положительна, то вырабатывается сигнал на увеличение скорости потока жидкости, например, на одну ступень. Как только разность станет отрицательной, вырабатывает-. ся сигнал на уменьшение скорости на ту же ступень.

Для повышения точности работы системы сигнал на увеличение или уменьшение скорости может формироваться согласно зависимости

K(EIlP II+I EIIP.П ) где gV — приращение скорости потока обрабат„ ваемой жидкости, K — коэффициент пропорциональности.

Во втором случае на основании пре-. дварительно известной кривои Е п =

f (V ) в схеме регулятора предус-. матривается формирователь опорного сигнала, который пропорционален

Е pp pily и работа регулятора осуществЛяется по принципу сравнения текущего значения е I,p с опорным (EIItl 4 ) .

Одним из простейших примеров ðåàлизации предлагаемого способа является возложение функций датчиков

23 и 24 и устройства 25 сравнения на оператора. В этом случае увеличение скорости прокачиваемой жидкости начинается с минимальной через равные промежутки, например через 1 и/мин, до rex пор пока b E пр.II "п1„п+1

Ер не станет отрицательной велип . в чиной, и оператор уменьшает скорость прокачки на один интервал. Тем самым достигается квазимаксимальное превышение напряжения пробоя относительно исходного уровня . То есть таким путем снимается практически необходимая часть кривой электрической прочности ходкого диэлектрика в зависимости от скорости его прокачки через активную зону устройства магнитной обработки при условии, что индукция

В = const.

Эти зависимости можно снимать на заводе-изготовителе жидкого диэлектрика с отражением в паспорте.продукта.

Такой подход позволяет определить заданные границы превышения напряжения пробоя и диапазон изменения прокачки жидкости и значительно сократить время настройки необходимого режима работы устройства.

Экспериментальные исследования для подтвержу ения предлагаемого способа.выполнялись с помощью устройства магнитной обработки (фиг.1). Магнитная индукция в активной зоне устр йства составляла 0,17 . — О,!8 Тл с частотой 50 Гц.

Для получения желаемого noложительногo эффекта необходимо, как было установлено, наличие знакоперемепного магнитного поня, так как при постоянном магнитном поле достигнуть поставленной цели (повышения электрической прочности) не удалось.

Примерами реализации предлагаемого способа могут служить результаты магнитной обработки э жидких диэлектриков, а именно нефтяных масел типа

МС-10, «1С-20, МК-8, Б/3B, трансформаторного масла и тройного дистиллята воды (фиг.3-6), При изменении скорости прокачки нефтяных масел через устройство магнитной обработки от О до 6 м/мин наибольшее повышение их электрической прочности достигается в диапазоне

2 — 4 м/мин (фиг.3 и 4).

При изменении скорости прокачки трансформаторного масла от 0 до 12м/с наибольшее по. ышение его электрической прочности достигается в диапазоне

7 — 8 м/с (фиг.5). При изменении скорости прокачки тройного дистиллята

1629920 воды от 0 до 14 м/с наибольшее повышение его электрической прочности достигается в пределах 9 — 11. м/с (фиг.б).

Из полученных экспериментальных результатов следует, что электрическая прочность жидких диэлектриков может быть увеличена íà 40-80%.

В связи с тем, что постоянная вре- 10

iMBHH релаксации 9, (фиг.7) состав,ляет для трансформаторного масла при .

293 К 8 ч, то для поддержания электрической прочности жидких диэлектриков на уровне заданной, необходимо

1 осуществлять магнитную обработку непрерывно или циклически. Например, для приведенного режима (фиг.5) поддержание электрической прочности на уровне 0,95 E np. o „с (фиг.? ) достигается при периодичности магнитной обработки, равной 2 ч.

Длительность одного цикла обработки зависит от рабочего объема электротехнического устройства, эффективность сечения трубопроводов активной зоны устройства магнитной обработки и необходимой скорости прокачки. Например, для трансформатора с масляным охлаждением типа ТИ-630/35 с мас- 30 сой масла 1000 кг при суммарном эффективном сечении трубопроводов активной зоны (устройства магнитной обработки) 3 см и скорости прокачки

9 м/с время полной обработки указанного объема составляет примерно 10 мин.

Увеличение электрической прочности жидких диэлектриков на 50% позволяет, увеличить уровень запасаемой энергии 40 в накопителях практически в 2 раза или при том же уровне энергии сущест. венно улучшить его массогабаритные характеристики, а также позволяет в 3-5 раз удлинить срок службы диэ- 45 лектрика и повысить надежность электротехнического устройства за счет вос-становления электрической прочности диэлектрика до заданного уровня °

Формула изобретения

1 . Спос об повышения зле ктриче ской прочности жидких диэлектриков в электротехнических устройствах путем дополнительной их обработки, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с. целью расширения технологических возможностей путем повышения степени использования электрической прочности жидких диэлектриков, дополнительную обработку осуществляют прокачкой жидкого диэлектрика через устройство магнитной обработки, определяют зависимость электрической прочности диэлектрика от скорости его прокачки при постояннбм значении магнитной индукции или при постоянной скорости прокачки от значения магнитной индук- ции, а затем периодически или непрерывно осуществляют циркуляцию жидкого диэлектрика через рабочий объем устройства и устройство магнитной обработки со знакопеременным магнитным полем, при этом управляют значениями скорости прокачки или индукции в соответствии с установленными зависимостями

2. Способ по п.1, о т . и ч а ю— шийся тем, что при использовании в качестве жидкого диэлектрика трансформаторного масла прокачку осуществляют со скоростью 7-8 м/с при магнитной индукции 0,17 — 0,18 Тл с частотой 50 Гц.

3. Способ по п.1, о т л и ч а ю— шийся тем, что при использовании в качестве жидкого диэлектрика нефтяных масел прокачку осуществляют со скоростью 2-4 м/мин при магнитной индукции 0,17 — 0,18 Тл с частотой

S0 Гц.

4. Способ по п,1, о т л и ч а юшийся тем, что при использовании в качестве жидкого диэлектрика трой-, ного дистиллята воды прокачку осуществляют со скоростью 9-11 м/= при индукции .0,17 — 0,18 Тл с частотой

50 Гц.

1 6

Уы

1Ч

l629920

Ещр, и8

8

6

1

7 S 8 ю Ьр,и/а

Фиг.5

16299 0

2 9 б 8

Фиау

Составитель В. Бондаренко

Редактор В.Вугренкова Техред Л.Кравчук Корректор О.Кравцова, Заказ 440 Тираж 339 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Ю

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина„101