RU209592U1

RU209592U1 - Герметичный корпус высоковольтного устройства, работающего в среде жидкого диэлектрика

Info

Publication number: RU209592U1
Application number: RU2021120494U
Authority: RU
Inventors: Сергей Борисович Красильников
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Синтез НПФ"
Priority date: 2021-07-12
Filing date: 2021-07-12
Publication date: 2022-03-17

Abstract

Полезная модель относится к электротехнике и применяется в высоковольтных трансформаторах, как силовых, так и измерительных, в высоковольтных делителях, высоковольтных размыкателях электрических цепей, в защитных разрядниках, нелинейных защитных сопротивлениях (варисторах) и высоковольтных источниках питания с их электрическими нагрузками - рентгеновскими трубками. Технический результат заключается в разработке конструкции жесткого корпуса, обеспечивающего повышенное давление в жидком диэлектрике, окружающем высоковольтное устройство, тем самым увеличить электрическую прочность жидкого диэлектрика, что позволяет уменьшить размеры и массу устройства. Герметичный корпус высоковольтного устройства работает в среде жидкого диэлектрика, имеет жесткие стенки и не менее одной подвижной стенки. Заполнен жидким диэлектриком и выполнен с возможностью размещения в нем высоковольтного устройства. К герметичному корпусу прикреплено не менее одного дополнительного герметичного корпуса, заполненного газом под повышенным давлением. Каждая подвижная стенка является общей стенкой для корпуса с высоковольтным устройством и каждым дополнительным герметичным корпусом. Кроме того, с внешней стороны подвижных стенок герметичного корпуса предусмотрена возможность закрепления механических устройств, создающих механические силы, приложенные к подвижным стенкам в направлении снаружи внутрь и создающие в герметичном корпусе повышенное давление в жидком диэлектрике. 3 ил.

Description

Предлагаемая полезная модель относится к электротехнике и применяется в высоковольтных трансформаторах, как силовых, так и измерительных, в высоковольтных делителях, высоковольтных размыкателях электрических цепей, в защитных разрядниках, нелинейных защитных сопротивлениях (варисторах) и высоковольтных источниках питания с их электрическими нагрузками - рентгеновскими трубками.

Известно устройство - переносной рентгеновский аппарат «МАРТ200» компании ООО «Спектрофлэш» (www.spectroflash.ru), выбранное в качестве прототипа, в котором в герметичном жестком металлическом корпусе 1 с подвижной стенкой 3 и заполненным жидким диэлектриком 4 - трансформаторным маслом, находится высоковольтное устройство 2 - высоковольтный трансформатор. (Фиг. 1). В случае если подвижная стенка расположена сверху корпуса, то она может вообще отсутствовать, а функцию подвижной стенки выполняет свободная поверхность жидкого диэлектрика, отделяющая жидкий диэлектрик от окружающего атмосферного воздуха.

В таких устройствах давление в жидком диэлектрике всегда равно атмосферному. При увеличении температуры жидкого диэлектрика объем его увеличивается и подвижная стенка жесткого герметичного корпуса, двигаясь, обеспечивает необходимое увеличение объема без нарушения целостности конструкции корпуса и изменения давления в нем.

Известно, что удельные электрические прочности жидкого диэлектрика и газа зависят от давления и с ростом давления в них возрастают, поэтому высоковольтные устройства, предназначенные для работы как в жидком диэлектрике, так и в газообразном, могут иметь существенно меньшие вес и габариты при работе в изолирующей среде с повышенным давлением.

Известны герметичные высоковольтные устройства, где в качестве изолирующей среды используется газ под давлением в качестве изолирующей среды. Такие устройства имеют жесткий металлический корпус постоянного объема. При этом с ростом температуры газообразного диэлектрика давление в нем увеличивается. Этот эффект широко используется в герметичных высоковольтных устройствах с газовой изоляцией, например, на основе элегаза, в которых внутренний объем устройства заполняется элегазом под повышенным давлением. Благодаря этому удается снизить массу и размеры таких высоковольтных устройств.

Известно также, что удельные теплопроводность и теплоемкость газов на несколько порядков ниже аналогичных параметров жидких диэлектриков, поэтому в мощных высоковольтных устройствах обычно используется жидкий диэлектрик, который обладает более высокими эксплуатационными свойствами, а именно, большей теплопроводностью в сравнении с газом и большой величиной коэффициента теплового расширения, обеспечивающего дополнительно эффективное конвекционное охлаждение тепловыделяющих элементов высоковольтной конструкции устройства.

Таким образом, если в герметичном корпусе высоковольтного устройства, наполненного жидким диэлектриком, увеличить давление выше атмосферного, то этим достигается положительный эффект - увеличение электрической прочности жидкого диэлектрика, что позволяет уменьшить размеры и массу такого устройства.

Задачей данного технического решения является улучшение весогабаритных характеристик высоковольтных устройств, предназначенных для работы в среде жидкого диэлектрика за счет разработки конструкции жесткого корпуса, обеспечивающего повышенное давление в жидком диэлектрике, окружающем высоковольтное устройство.

Для решения поставленной задачи предлагается герметичный корпус высоковольтного устройства, имеющий жесткие стенки и не менее одной подвижной стенки, заполненный жидким диэлектриком с размещенным внутри него высоковольтным устройством.

В отличие от прототипа, к герметичному корпусу высоковольтного устройства прикреплено не менее одного дополнительного герметичного корпуса, заполненного газом под повышенным давлением, а каждая подвижная стенка является общей стенкой для герметичного корпуса с высоковольтным устройством и каждым дополнительным герметичным корпусом.

Кроме того, в отличие от прототипа, с внешней стороны подвижных стенок герметичного корпуса предусмотрена возможность неподвижного закрепления механических устройств, создающих механические силы, приложенные к каждой подвижной стенке в направлении снаружи внутрь герметичного корпуса и создающие в герметичном корпусе повышенное давление в жидком диэлектрике.

Сущность полезной модели заключается в том, что для жидкого диэлектрика существует физическая зависимость, а именно, чем выше абсолютная величина давления в жидкости, тем выше электрическая прочность жидкого диэлектрика. Следовательно, если в герметичном корпусе мы обеспечиваем повышенное давление в жидком диэлектрике, то мы можем внутри герметичного корпуса поместить высоковольтное устройство меньшего размера и массы, и с более высокими удельными параметрами, тем самым, решая поставленную задачу.

Сущность полезной модели поясняется чертежами:

на фиг. 1 представлен прототип герметичного корпуса высоковольтного устройства;

на фиг. 2 представлен корпус высоковольтного устройства с дополнительными герметичными корпусами;

на фиг. 3 представлен корпус высоковольтного устройства с механическими устройствами,

где:

1 - герметичный корпус;

2 - высоковольтное устройство;

3 - подвижная стенка;

4 - жидкий диэлектрик;

5 - дополнительный герметичный корпус;

6 - газ под повышенным давлением;

7 - механическое устройство.

На фиг. 2 к герметичному корпусу 1 прикреплены дополнительные герметичные корпуса 5, заполненные газом под повышенным давлением 6, а каждая подвижная стенка 3 является общей для герметичного корпуса 1, заполненного жидким диэлектриком 4 и каждого дополнительного корпуса 5, заполненного газом под повышенным давлением 6. Благодаря подвижным стенкам 3 давление газа 6 в дополнительных герметичных корпусах 5 и давление жидкого диэлектрика 4 в герметичном корпусе 1 всегда оказываются равными.

На фиг. 3 герметичный корпус 1 заполнен жидким диэлектриком 4 внутри которого размещено высоковольтное устройство 2. Данная конструкция герметичного корпуса 1 дополнена механическими устройствами 7, создающими усилие давления на подвижные стенки 3, например, сжатыми пружинами, которые создают силу F, приложенную снаружи к подвижным стенкам 3 и за счет этого, создающую в жидком диэлектрике повышенное давление.

Устройство, представленное на Фиг. 2 работает следующим образом. При сборке устройства сначала заполняется жидким диэлектриком 4 объем герметичного корпуса 1 с высоковольтным устройством 2 так, чтобы подвижные стенки 3 оказалась в правильном положении, а атмосферного воздуха в герметичном корпусе 1 не было. После этого объем герметичного корпуса 1 герметизируется. Затем, объемы дополнительных герметичных корпусов 5, находящихся по другую сторону подвижных перегородок 3, заполняются газом 6 до заданного повышенного давления и герметизируются. В результате весь срок эксплуатации устройства давления газа 6 и жидкого диэлектрика 4 в устройстве будут равны.

При изменении температуры жидкого диэлектрика 4, в частности при его нагреве во время работы высоковольтного устройства 2, температура возрастает, что приводит к увеличению объема жидкого диэлектрика 4, а объемы дополнительных герметичных корпусов 5, заполненные газом 6 под давлением уменьшаются за счет перемещения подвижных стенок 3 наружу. При этом в соответствии с газовыми законами, давление в газе 6, а значит, и в жидком диэлектрике 4 увеличивается, что приводит к дополнительному росту электрической прочности жидкого диэлектрика 4. По окончании работы устройства, оно остывает, и повышенное давление возвращается к своей первоначальной величине.

Устройство, представленное на Фиг. 3 работает следующим образом.

При сборке устройства сначала заполняется жидким диэлектриком 4 объем жесткого герметичного корпуса 1 с высоковольтным устройством 2 так, чтобы подвижные стенки 3 оказались в правильном положении, а атмосферного воздуха в герметичном корпусе 1 не было. После этого корпус 1 герметизируется.

Механическое давление на подвижные стенки 3 создается механическими устройствами 7, например, сжатыми пружинами, неподвижный конец которых жестко закреплен на конструкции герметичного корпуса 1.

До приложения внешней силы F давление внутри герметичного корпуса 1 в жидком диэлектрике 4 равно атмосферному. После приложения внешней силы F давление возрастает, то есть становится повышенным в течение всего времени эксплуатации, до тех пор, пока внешняя сила F положительна.

При нагреве высоковольтного устройства 2 подвижные стенки 3 герметичного корпуса 1 будут двигаться наружу. Если внешняя сила F, приложенная к подвижным стенкам 3 остается постоянной, то и повышенное давление в жидком диэлектрике 4 тоже будет постоянным.

Итак, предлагаемая полезная модель решает поставленную задачу, а именно, улучшение весогабаритных характеристик высоковольтных устройств, предназначенных для работы в среде жидкого диэлектрика, за счет разработки конструкции жесткого герметичного корпуса высоковольтного устройства, обеспечивающего повышенное давление в жидком диэлектрике при работе высоковольтного устройства.

Claims

1. Герметичный корпус высоковольтного устройства, работающего в среде жидкого диэлектрика, имеющий жесткие стенки и не менее одной подвижной стенки, заполненный жидким диэлектриком, выполненный с возможностью размещения в нем высоковольтного устройства, отличающийся тем, что к герметичному корпусу прикреплено не менее одного дополнительного герметичного корпуса, заполненного газом под повышенным давлением, а каждая подвижная стенка является общей стенкой для корпуса с высоковольтным устройством и каждым дополнительным герметичным корпусом.

2. Герметичный корпус высоковольтного устройства по п. 1, отличающийся тем, что с внешней стороны подвижных стенок предусмотрена возможность закрепления механических устройств, создающих механические силы, приложенные к подвижным стенкам в направлении снаружи внутрь и создающие в герметичном корпусе повышенное давление в жидком диэлектрике.