EA018033B1 - High-voltage pulsed capacitor - Google Patents
High-voltage pulsed capacitor Download PDFInfo
- Publication number
- EA018033B1 EA018033B1 EA200900687A EA200900687A EA018033B1 EA 018033 B1 EA018033 B1 EA 018033B1 EA 200900687 A EA200900687 A EA 200900687A EA 200900687 A EA200900687 A EA 200900687A EA 018033 B1 EA018033 B1 EA 018033B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- capacitor
- sections
- section
- central
- current output
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION
Изобретение относится к электротехнике, в частности к высоковольтным импульсным конденсаторам и формирующим линиям, и может быть использовано для получения мощных импульсов электрического тока, например, в скважинных электрогидравлических аппаратах.The invention relates to electrical engineering, in particular to high-voltage pulse capacitors and forming lines, and can be used to produce powerful pulses of electric current, for example, in borehole electro-hydraulic devices.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Известен конденсатор ИМ 60-0,03 емкостью 0,03 мкФ на напряжение 60 кВ, содержащий трубчатый изоляционный (бакелитовый) корпус, пакет конденсаторных секций с бумажно-масляной изоляцией и две (верхнюю и нижнюю) металлические крышки, являющиеся выводами конденсатора (см. кн. Кучинский Г.С. Высоковольтные импульсные конденсаторы. Л., Энергия, 1973г., с.150-154, рис. 91).A known capacitor IM 60-0.03 with a capacity of 0.03 μF for a voltage of 60 kV, containing a tubular insulating (bakelite) casing, a package of capacitor sections with paper-oil insulation and two (upper and lower) metal covers, which are the terminals of the capacitor (see Prince Kuchinsky G.S. High-voltage pulse capacitors (L. Energia, 1973, p. 150-154, Fig. 91).
Недостатками указанного высоковольтного конденсатора являются большой диаметр 161 мм, высокая индуктивность 0,5-1,5 мкГн, малая удельная энергоемкость 12 Дж/л, низкая механическая прочность корпуса. Эти недостатки не позволяют использовать конденсатор в скважинных электрогидравлических аппаратах.The disadvantages of this high-voltage capacitor are a large diameter of 161 mm, a high inductance of 0.5-1.5 μH, a low specific energy consumption of 12 J / l, and low mechanical strength of the housing. These disadvantages do not allow the use of a capacitor in borehole electro-hydraulic devices.
Известен также высоковольтный импульсный конденсатор (см. авт.св. СССР № 1355017, МПК6 Н01О 4/228, авторы Титов М.Н. и Долженко А.С, заявлено 28.03.86, опубликовано 20.02.95, БИ №5), содержащий металлический корпус с крышкой и дном и расположенные в корпусе полый цилиндрический пакет из последовательно соединенных пропитанных конденсаторных секций, два основных токовывода положительной и отрицательной полярности, соединенные с торцами первой и последней конденсаторных секций, трубчатый изолятор, установленный снаружи пакета конденсаторных секций, и две изоляционные вставки, расположенные между пакетом конденсаторных секций, крышкой и дном.Also known is a high-voltage pulse capacitor (see ed. St. USSR No. 1355017, IPC 6 Н01О 4/228, authors Titov M.N. and Dolzhenko A.S., claimed March 28, 86, published 02/20/95, BI No. 5), comprising a metal case with a lid and a bottom and a hollow cylindrical package of impregnated capacitor sections connected in series, two main current leads of positive and negative polarity connected to the ends of the first and last capacitor sections, a tubular insulator installed outside the package of capacitor sections, and two insulating inserts located between the package of capacitor sections, the lid and the bottom.
Крышка и дно выполнены металлическими и соединены с корпусом конденсатора. Токовывод положительной полярности соединён с торцом пакета секций, имеющим положительную полярность, выведен через внутреннюю полость пакета на металлическую крышку конденсатора и изолирован от последней. Отрицательный токовывод соединен с торцом пакета секций, имеющим отрицательную полярность, и металлическим дном.The lid and bottom are made of metal and connected to the capacitor housing. A positive polarity current output is connected to the end of the stack of sections having a positive polarity, brought out through the internal cavity of the stack to the metal cover of the capacitor and isolated from the latter. A negative current output is connected to the end of the stack of sections having a negative polarity and a metal bottom.
Кроме того, конденсатор содержит два дополнительных токовывода, установленных на дне конденсатора и соединенных один с торцом пакета секций, имеющим положительную полярность, а второй - с торцом пакета секций, имеющим отрицательную полярность, и металлическим корпусом.In addition, the capacitor contains two additional current outputs mounted on the bottom of the capacitor and connected one to the end of the stack of sections having a positive polarity, and the second to the end of the stack of sections having a negative polarity and a metal casing.
Недостатки известного высоковольтного импульсного конденсатора - сложная конструкция (большое число токовыводов), большая индуктивность и высокая напряженность электрического поля между секциями и положительным токовыводом, проходящим через внутреннюю полость пакета секций, что снижает рабочее напряжение, амплитуду разрядного тока и надежность конденсатора.The disadvantages of the known high-voltage pulse capacitor are a complex structure (a large number of current outputs), a large inductance and a high electric field between the sections and a positive current output passing through the internal cavity of the package of sections, which reduces the operating voltage, the amplitude of the discharge current, and the reliability of the capacitor.
Наиболее близким по технической сущности - прототипом к заявляемому изобретению является высоковольтный импульсный конденсатор (см. патент РФ № 2101793, МПК6 Н01О 4/02, автор Картелев А.Я. и др., заявл. 26.09.96, опубл. 10.01.98, БИ № 1), содержащий металлический корпус с расположенным в нем пакетом из последовательно соединенных и пропитанных конденсаторных секций, две диэлектрические крышки, токовывод положительной полярности, соединенный с торцом первой секции и проходящий через центральные отверстия в секциях, токовывод отрицательной полярности, соединенный с торцом последней секции и корпусом конденсатора, два основных трубчатых изолятора, один из которых установлен поверх положительного токовывода, другой - поверх пакета конденсаторных секций, дополнительный изолятор, выполненный в виде стакана и надетый на первую секцию.The closest in technical essence - the prototype of the claimed invention is a high-voltage pulse capacitor (see RF patent No. 2101793, IPC 6 Н01О 4/02, author A.Ya. Kartelev and others, claimed. 26.09.96, publ. 10.01.98 , BI No. 1), containing a metal case with a package of successively connected and impregnated capacitor sections located in it, two dielectric covers, a positive polarity current output connected to the end of the first section and passing through the central holes in the sections, negative polarity current output, soy wound with the end of the last section and the capacitor body, two main tubular insulators, one of which is installed on top of the positive current lead, the other on top of the package of capacitor sections, an additional insulator made in the form of a glass and worn on the first section.
Недостатки прототипа: довольно частый пробой одного из основных трубчатых изоляторов, установленного поверх токовывода положительной полярности, и выход конденсатора из строя вследствие высокой напряженности электрического поля между токовыводом положительной полярности и торцом последней конденсаторной секцией (токовыводом отрицательной полярности); разброс по длине (высоте) конденсаторных секций, образующийся при намотке секций, который приводит к тому, что между секциями появляются зазоры, длина (высота) пакета конденсаторных секций плавает и сами секции могут перемещаться вдоль токовывода положительной полярности. При транспортировке конденсатора по плохим российским дорогам и при скоростном спуске в скважину, часто сопровождающихся ударами и торможениями, это может приводить к отрыву межсекционных перемычек от торцов (шоопировки) секций; затруднена установка второго основного трубчатого изолятора на незакрепленные -плавающие (имеющие возможность перемещаться вдоль и вращаться вокруг центрального положительного токовывода) конденсаторные секции.The disadvantages of the prototype: a fairly frequent breakdown of one of the main tubular insulators mounted on top of a positive polarity current lead and a capacitor failure due to the high electric field between the positive polarity current output and the end of the last capacitor section (negative polarity current output); the scatter along the length (height) of the capacitor sections, resulting from the winding of the sections, which leads to the appearance of gaps between the sections, the length (height) of the package of capacitor sections floats and the sections themselves can move along the current output of positive polarity. When transporting a capacitor on bad Russian roads and during high-speed descent into the well, often accompanied by impacts and braking, this can lead to the separation of intersection jumpers from the ends (hoop) of sections; it is difficult to install a second main tubular insulator on non-floating floating (having the ability to move along and rotate around a central positive current output) capacitor sections.
Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION
При создании данного изобретения решались две задачи: а) создание более механически и электрически прочной конструкции высоковольтного импульсного конденсатора; б) упрощение сборки и ремонта конденсатора.When creating this invention, two tasks were solved: a) the creation of a more mechanically and electrically strong design of a high-voltage pulse capacitor; b) simplification of the assembly and repair of the capacitor.
Основным техническим результатом данного изобретения является повышение механической и электрической прочности конденсатора.The main technical result of this invention is to increase the mechanical and electrical strength of the capacitor.
В дальнейшем для упрощения формулы изобретения и расширения области применения конденсатора авторы предлагают не указывать полярность токовыводов и поэтому заменяют токовывод положительной полярности на центральный токовывод, а токовывод отрицательной полярности - на периферийный токовывод.In the future, to simplify the claims and expand the scope of the capacitor, the authors propose not to indicate the polarity of the current outputs and therefore replace the current output of positive polarity with a central current output, and the current output of negative polarity with a peripheral current output.
- 1 018033- 1 018033
Указанный технический результат достигается тем, что по сравнению с известным высоковольтным импульсным конденсатором, содержащим металлический корпус с расположенным в нем пакетом из последовательно соединенных и пропитанных конденсаторных секций, две диэлектрические крышки, центральный токовывод, соединенный с торцом первой секции и проходящий через центральные отверстия в конденсаторных секциях, периферийный токовывод, соединенный с торцом последней секции и корпусом конденсатора, два основных трубчатых изолятора, один из которых установлен поверх центрального токовывода, другой - поверх пакета конденсаторных секций, дополнительный изолятор, выполненный в виде стакана и надетый на первую конденсаторную секцию, новым является то, что введен второй дополнительный изолятор, имеющий трубчато-дисковую конструкцию и расположенный трубчатой частью внутри последней конденсаторной секции, а дисковой частью примыкающий к внешней поверхности периферийного токовывода, на центральном токовыводе закреплен с одной стороны неподвижный упор, к которому примыкает торец первой конденсаторной секции, а на другой стороне центрального токовывода установлен подвижной упор, с помощью которого второй дополнительный изолятор и периферийный токовывод поджимаются к последней конденсаторной секции, а секции - друг к другу и неподвижному упору.The specified technical result is achieved in that, in comparison with the known high-voltage pulse capacitor containing a metal housing with a package of successively connected and impregnated capacitor sections located in it, two dielectric covers, a central current output connected to the end of the first section and passing through the central holes in the capacitor sections, a peripheral current output connected to the end of the last section and the capacitor housing, two main tubular insulators, one of which installed on top of the central current lead, another on top of the package of capacitor sections, an additional insulator made in the form of a cup and put on the first capacitor section, new is the fact that the second additional insulator is introduced, having a tubular-disk design and located a tubular part inside the last capacitor section and with the disk part adjacent to the outer surface of the peripheral current output, a fixed stop is fixed on the central current output on one side, to which the end face is adjacent the first capacitor section, and on the other side of the central current output, a movable stop is installed, with the help of which the second additional insulator and the peripheral current output are pressed to the last capacitor section, and the sections to each other and the fixed stop.
Кроме того, неподвижный упор выполнен из металла, подвижной упор - из диэлектрика; центральный токовывод зафиксирован от проворота относительно корпуса; между неподвижным упором и первой конденсаторной секцией, между соседними конденсаторными секциями, между последней конденсаторной секцией и периферийным токовыводом установлены эластичные прокладки.In addition, the fixed emphasis is made of metal, the movable emphasis is made of dielectric; the central current output is fixed from rotation relative to the housing; between the fixed stop and the first capacitor section, between adjacent capacitor sections, between the last capacitor section and the peripheral current output, elastic gaskets are installed.
Введение в конструкцию конденсатора второго дополнительного изолятора, имеющего трубчатодисковую конструкцию, и установка его на центральный токовывод со стороны последней конденсаторной секции и периферийного токовывода, обеспечивает увеличение электропрочности конденсатора в районе последней конденсаторной секции - между центральным (высоковольтным) токовыводом и последней конденсаторной секцией, соединенной с периферийным (заземленным) токовыводом. Это, в свою очередь, способствует увеличению надежности и срока службы конденсатора.The introduction of a second additional insulator having a tubular-disk design into the capacitor design and its installation on the central current output from the side of the last capacitor section and the peripheral current output provides an increase in the electric strength of the capacitor in the region of the last capacitor section - between the central (high-voltage) current output and the last capacitor section connected to peripheral (grounded) current output. This, in turn, helps to increase the reliability and service life of the capacitor.
Выполнение на центральном токовыводе двух упоров, с одной стороны (конца) неподвижного, а с другой стороны (конца) подвижного, например, перемещаемого по резьбе на центральном токовыводе, обеспечивает возможность упругого поджатия конденсаторных секций друг к другу и закрепления (фиксации) их и периферийного (цангового) токовывода от перемещения вдоль центрального токовывода и от вращения вокруг последнего. Это превращает пакет конденсаторных секций в достаточно жесткую конструкцию и упрощает намотку на пакет конденсаторных секций наружного трубчатого изолятора и последующую установку собранного пакета конденсаторных секций в трубчатый корпус конденсатора. Кроме того, упругое поджатие конденсаторных секций не позволяет им разрушиться при транспортировке конденсатора по плохим российским дорогам и при скоростном спуске в скважину.The execution of two stops on the central current output, on the one hand (end) of the fixed, and on the other hand (end) of the movable, for example, moved along the thread on the central current output, provides the possibility of elastic compression of the capacitor sections to each other and fixing (fixing) them and peripheral (collet) current output from moving along the central current output and from rotation around the latter. This turns the package of condenser sections into a rather rigid structure and simplifies the winding onto the package of condenser sections of the external tubular insulator and the subsequent installation of the assembled package of condenser sections in the tubular capacitor body. In addition, the elastic preload of the condenser sections does not allow them to collapse during transportation of the capacitor on bad Russian roads and during high-speed descent into the well.
Выполнение неподвижного упора из металла, а подвижного упора из диэлектрика обеспечивает снижение напряженности электрического поля и повышение электропрочности между первой конденсаторной секцией и корпусом конденсатора и между центральным и периферийным токовыводами соответственно.The implementation of a fixed stop of metal and a movable stop of a dielectric reduces the electric field and increases the electric strength between the first capacitor section and the capacitor housing and between the central and peripheral current leads, respectively.
Установка между неподвижным упором и первой конденсаторной секцией, между соседними конденсаторными секциями, между последней конденсаторной секцией и периферийным токовыводом упругих прокладок позволяет распределить давление по торцевой поверхности конденсаторных секций и устранить механическое повреждение шоопировки секций (тонкого свинцового покрытия на обкладках секций), к которой подпаиваются выводы секции. Кроме того, числом прокладок или их толщиной можно выбрать разброс по длине (высоте) пакета конденсаторных секций.The installation between the fixed stop and the first capacitor section, between adjacent capacitor sections, between the last capacitor section and the peripheral current output of the elastic gaskets allows you to distribute the pressure on the end surface of the capacitor sections and eliminate mechanical damage to the shoopy sections (thin lead coating on the section plates), to which the leads are soldered sections. In addition, the number of gaskets or their thickness, you can choose the spread along the length (height) of the package of capacitor sections.
Закрепление центрального токовывода относительно корпуса способствует тому, что, например, при свинчивании конденсатора с зарядным устройством и коммутатором скважинного электрогидравлического аппарата усилие вращения, которое передается через цанги на центральный токовывод конденсатора, не передается далее на конденсаторные секции и контактные соединения между ними. Соответственно не происходит разрушение пакета конденсаторных секций и надежность конденсатора возрастает.Securing the central current lead relative to the housing ensures that, for example, when screwing a capacitor with a charger and a commutator of a downhole electro-hydraulic apparatus, the rotation force, which is transmitted through the collets to the central current output of the capacitor, is not transmitted further to the capacitor sections and contact connections between them. Accordingly, there is no destruction of the package of capacitor sections and the reliability of the capacitor increases.
Перечень фигурList of figures
На фиг. 1 показан общий вид (фотография) опытного образца предлагаемого конденсатора (на фотографии хорошо видны трубчатый корпус конденсатора с присоединительной резьбой и канавками под уплотнения, верхний выходной изолятор и центральный токовывод, нижний выходной изолятор закрыт транспортной крышкой).In FIG. Figure 1 shows a general view (photograph) of a prototype of the proposed capacitor (the tubular case of the capacitor with connecting threads and grooves for seals, the upper output insulator and the central current output, the lower output insulator is closed by the transport cover).
На фиг. 2 изображен продольный разрез внутренней выемной части заявляемого высоковольтного импульсного конденсатора: центрального токовывода с закрепленным на нем при помощи неподвижного и подвижного упоров пакетом конденсаторных секций, основными и дополнительными изоляторами и периферийным токовыводом.In FIG. 2 shows a longitudinal section of the inner withdrawal part of the inventive high-voltage pulse capacitor: a central current lead with a package of capacitor sections fixed to it with a fixed and movable stop, main and additional insulators and peripheral current output.
На фиг. 3 приведены фотографии первого дополнительного изолятора, выполненного в виде стакана (вид слева) и надетого на первую конденсаторную секцию, и второго дополнительного изолятора, имеющего трубчато-дисковую конструкцию (вид справа) и установленного на центральном токовыводе со стороны последней конденсаторной секции и периферийного токовывода.In FIG. Figure 3 shows photographs of the first additional insulator made in the form of a cup (left view) and worn on the first capacitor section, and the second additional insulator having a tubular-disk construction (right view) and mounted on the central current output from the side of the last capacitor section and peripheral current output.
- 2 018033- 2 018033
Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретенияInformation confirming the possibility of carrying out the invention
Предлагаемый высоковольтный импульсный конденсатор содержит (см. фиг. 1) трубчатый металлический корпус, две изоляционные крышки (они же выходные изоляторы) на концах и внутреннюю выемную часть.The proposed high-voltage pulse capacitor contains (see Fig. 1) a tubular metal housing, two insulating covers (they are also output insulators) at the ends and an internal extraction part.
Корпус конденсатора выполнен в виде стальной трубы с присоединительными внутренней и наружной резьбой на концах. Диаметр корпуса 102 мм, длина 1100 мм. На одном конце корпуса конденсатора выполнены кольцевые канавки под резиновые уплотнения и шлицевые пазы под трубные ключи, предназначенные соответственно для герметизации мест соединения конденсаторных модулей друг с другом и для скручивания конденсаторных модулей друг с другом и с соседними блоками-модулями скважинного электрогидравлического аппарата.The capacitor housing is made in the form of a steel pipe with connecting internal and external threads at the ends. Case diameter 102 mm, length 1100 mm. At one end of the condenser body, annular grooves are made for rubber seals and slotted grooves for pipe wrenches, respectively designed to seal the joints of the capacitor modules with each other and to twist the capacitor modules with each other and with the neighboring module blocks of the borehole electro-hydraulic apparatus.
Изоляционные крышки (они же выходные изоляторы) конденсатора выполнены из полиамида (капролона) с развитой наружной поверхностью для увеличения электропрочности. Одна из крышек зафиксирована в корпусе конденсатора стопорным кольцом, другая крышка зафиксирована гайкой, ввинченной в корпус (на фиг. 1 показан верхний выходной изолятор, нижний выходной изолятор закрыт транспортной крышкой).The insulating covers (they are also the output insulators) of the capacitor are made of polyamide (caprolon) with a developed outer surface to increase the electrical strength. One of the covers is fixed in the capacitor case with a locking ring, the other cover is fixed with a nut screwed into the case (Fig. 1 shows the upper output insulator, the lower output insulator is closed by the transport cover).
Внутренняя выемная часть конденсатора содержит (см. фиг. 2) центральный токовывод 1, периферийный цанговый токовывод 2, шесть или семь последовательно соединенных и пропитанных конденсаторных секций 3, два основных трубчатых изолятора 4 и 5, два дополнительных изолятора 6 и 7.The internal removable part of the capacitor contains (see Fig. 2) a central current output 1, a peripheral collet current output 2, six or seven series-connected and impregnated capacitor sections 3, two main tubular insulators 4 and 5, two additional insulators 6 and 7.
Центральный токовывод 1 выполнен из медного или стального стержня диаметром 10 мм и проходит через центральные отверстия в конденсаторных секциях 3 и отверстия в диэлектрических крышках (выходных изоляторах) конденсатора. С одного конца на центральном токовыводе 1 закреплен, например, путем сварки неподвижный дисковый упор 8, благодаря которому центральный токовывод 1 напоминает шпагу. Неподвижный упор 8 выполнен из металла. На другом конце центрального токовывода 1 нарезана резьба и установлен подвижной дисковый упор 9, выполненный из диэлектрика, например капролона. Подвижный упор 9 имеет центральное отверстие с резьбой, вследствие чего он имеет, как обычная гайка, возможность перемещения вдоль центрального токовывода и одновременной фиксации в нужном месте на центральном токовыводе 1.The central current output 1 is made of a copper or steel rod with a diameter of 10 mm and passes through the central holes in the capacitor sections 3 and the holes in the dielectric caps (output insulators) of the capacitor. At one end on the central current output 1 is fixed, for example, by welding a fixed disk stop 8, due to which the central current output 1 resembles a sword. The fixed stop 8 is made of metal. At the other end of the central current lead 1, a thread is cut and a movable disk stop 9 is installed, made of a dielectric, for example caprolon. The movable stop 9 has a central hole with a thread, as a result of which it has the ability, like a regular nut, to move along the central current output and simultaneously fix it in the right place on the central current output 1.
Периферийный токовывод 2 выполнен в виде дисковой цанги, контактирующей на периферии с внутренней поверхностью корпуса конденсатора, а по центру припаянной к торцу (шоопировке) последней конденсаторной секции.The peripheral current output 2 is made in the form of a disk collet in contact on the periphery with the inner surface of the capacitor housing, and in the center of the last capacitor section soldered to the end (hoop).
Конденсаторные секции 3 изготовлены путем намотки на диэлектрическую оправку многослойного бумажно-лавсанового диэлектрика БПБПБПБ (Б - слой конденсаторной бумаги марки КОН-2 толщиной 5 мкм, П-слой лавсановой пленки ПЭТ-КЭ толщиной 10 мкм) и металлических обкладок с последующей пропиткой секций касторовым или нефтяным маслом. Для обкладок может быть использована алюминиевая фольга марки А5-Т толщиной 9 мкм. Торцы секций металлизированы путем напыления на них сжатым воздухом расплавленного припоя ПОС 30. Толщина контактного слоя-шоопировки равна 0,5-1 мм. Емкость каждой секции равна примерно 14 мкФ, рабочее напряжение 5 кВ.Condenser sections 3 are made by winding onto a dielectric mandrel of a multilayer paper-lavsan dielectric BPBBPBPB (B is a layer of KON-2 condenser paper with a thickness of 5 μm, a P-layer of PET-KE lavsan film with a thickness of 10 μm) and metal plates, followed by impregnation of sections with castor or oil oil. For the plates, aluminum foil of the A5-T grade 9 μm thick can be used. The ends of the sections are metallized by spraying them with compressed air on the molten POS 30 solder. The thickness of the contact layer is 0.5-1 mm. The capacity of each section is approximately 14 μF, the operating voltage is 5 kV.
Конденсаторные секции 3 установлены на центральном токовыводе 1 и соединены между собой последовательно путем пайки к торцам соседних конденсаторных секций гибких медных перемычек 10 плоской формы. При этом к неподвижному упору 8 подпаян с помощью таких же перемычек торец (шоопировка) первой конденсаторной секции, а к торцу (шоопировке) последней конденсаторной секции припаян периферийный цанговый токовывод 2. Соединенные таким образом несколько конденсаторных секций образуют пакет общей емкостью примерно 2,3 мкФ и рабочим напряжением 30 кВ. Между неподвижным упором 8 и первой конденсаторной секцией, между соседними конденсаторными секциями 3, между последней конденсаторной секцией и периферийным токовыводом 2 установлены эластичные (резиновые) прокладки 11.Capacitor sections 3 are mounted on the central current output 1 and interconnected in series by soldering flat copper flexible bridges 10 to the ends of adjacent capacitor sections. At the same time, the end capacitance of the first capacitor section is soldered to the fixed stop 8 using the same jumpers, and the peripheral collet current output 2 is soldered to the end of the last capacitor section 2. Several capacitor sections connected in this way form a package with a total capacity of approximately 2.3 μF and operating voltage of 30 kV. Between the fixed stop 8 and the first capacitor section, between adjacent capacitor sections 3, between the last capacitor section and the peripheral current output 2, elastic (rubber) gaskets 11 are installed.
Основные внутренний трубчатый изолятор 4 и наружный трубчатый изолятор 5 выполнены из лавсановой пленки шириной 900 мм и толщиной 20-50 мкм и намотаны в несколько слоев соответственно на центральный токовывод 1 и поверх наружной (боковой) поверхности конденсаторных секций 3.The main inner tubular insulator 4 and the outer tubular insulator 5 are made of dacron film with a width of 900 mm and a thickness of 20-50 μm and wound in several layers, respectively, on the central current output 1 and over the outer (side) surface of the capacitor sections 3.
Первый дополнительный изолятор 6 выполнен в виде стакана из фторопласта (см. фиг. 3, слева) и надет на неподвижный упор 8 и первую конденсаторную секцию. Первый дополнительный изолятор 6 обеспечивает изоляцию между первой конденсаторной секцией и корпусом конденсатора на полное рабочее напряжение 30-35 кВ.The first additional insulator 6 is made in the form of a cup of fluoroplastic (see Fig. 3, left) and is worn on a fixed stop 8 and the first capacitor section. The first additional insulator 6 provides isolation between the first capacitor section and the capacitor housing for a full operating voltage of 30-35 kV.
Второй дополнительный изолятор 7 выполнен в виде трубчато-дисковой конструкции из фторопласта (см. фиг. 3, справа) и установлен на центральном токовыводе 1 со стороны последней конденсаторной секции и периферийного токовывода 2 так, что трубчатая часть изолятора 7 находится между центральным токовыводом 1 и последней конденсаторной секцией (разделяет их), а дисковая часть изолятора 7 оказывается прижата к периферийному цанговому токовыводу 2 (к его внешней торцевой поверхности). Второй дополнительный изолятор 7 обеспечивает изоляцию между центральным (высоковольтным) токовыводом 1 и периферийным цанговым (заземленным) токовыводом 2 на полное рабочее напряжение 30-35 кВ.The second additional insulator 7 is made in the form of a tubular-disk structure made of fluoroplastic (see Fig. 3, right) and is mounted on the central current output 1 from the side of the last capacitor section and the peripheral current output 2 so that the tubular part of the insulator 7 is between the central current output 1 and the last capacitor section (separates them), and the disk part of the insulator 7 is pressed against the peripheral collet current output 2 (to its outer end surface). The second additional insulator 7 provides isolation between the central (high voltage) current output 1 and the peripheral collet (grounded) current output 2 for a full operating voltage of 30-35 kV.
Защита от проворота центрального токовывода 1 и конденсаторных секций 3 относительно корпусаProtection against rotation of the central current lead 1 and the capacitor sections 3 relative to the housing
- 3 018033 конденсатора обеспечивается при помощи шпонок и соответствующих пазов, выполняемых и устанавливаемых соответственно на центральном электроде 1, одной из диэлектрических крышек (одном выходном изоляторе) и корпусе конденсатора (см. шпонку поз. 12 на фиг. 2).- 3 018033 of the capacitor is provided with the help of keys and corresponding grooves, made and installed respectively on the central electrode 1, one of the dielectric covers (one output insulator) and the capacitor case (see key pos. 12 in Fig. 2).
Сборка внутренней выемной части и конденсатора в целом осуществляется в следующей последовательности. Вначале на центральный токовывод 1 устанавливаются внутренний трубчатый изолятор 4 и конденсаторные секции 3. Затем конденсаторные секции 3 соединяются друг с другом неподвижным упором 8 и периферийным токовыводом 2 при помощи пайки к ним тонких медных перемычек 10. После этого между конденсаторными секциями 3, неподвижным упором 8 и периферийным цанговым токовыводом 2 устанавливаются эластичные прокладки 11, а на центральный токовывод 1 со стороны последней конденсаторной секции и периферийного токовывода 2 устанавливается второй дополнительный изолятор 7 трубчато-дисковой конструкции и накручивается подвижной дисковый упор 9. С помощью подвижного упора 9 через второй дополнительный изолятор 7 и периферийный цанговый токовывод 2 обеспечивается упругое поджатие конденсаторных секций 3 друг к другу и к неподвижному упору 8. В результате, центральный токовывод 1, конденсаторные секции 3 и периферийный токовывод 2 превращаются в достаточно жесткую сборочную единицу (конструкцию), удобную для последующей намотки на конденсаторные секции 3 наружного трубчатого изолятора 5 и установки на первую конденсаторную секцию первого дополнительного изолятора 6 в виде стакана. Кроме того, упрощается установка выемной части конденсатора в его металлический корпус. Выемную часть конденсатора можно взять за центральный токовывод 1 и опустить внутрь трубчатого корпуса конденсатора (при ремонте конденсатора соответственно выемную часть легко извлечь, потянув ее за тот же центральный токовывод). После установки выемной части в металлический корпус на центральный токовывод 1 устанавливаются шпонка 12 и надеваются диэлектрические крышки (выходные изоляторы с резиновыми уплотнениями). Затем с помощью специальной оснастки и оборудования осуществляется под вакуумом медленное наполнение конденсатора касторовым или нефтяным маслом типа ЭИМ-8.The assembly of the inner extraction part and the capacitor as a whole is carried out in the following sequence. First, an inner tubular insulator 4 and capacitor sections 3 are installed on the central current output 1. Then, the capacitor sections 3 are connected to each other by a fixed stop 8 and peripheral current output 2 by soldering thin copper jumpers 10 to them. After that, between the capacitor sections 3, a fixed stop 8 elastic gaskets 11 are installed and a peripheral collet current output 2, and a second one is installed on the central current output 1 from the side of the last capacitor section and peripheral current output 2 ln insulator 7 of a tubular-disk construction and the movable disk stop 9 is screwed on. Using the movable stop 9, the capacitor sections 3 are elasticly pressed against each other and to the fixed stop 8 through the second additional insulator 7 and the peripheral collet 8. As a result, the central current output 1 , the capacitor sections 3 and the peripheral current output 2 are converted into a rather rigid assembly unit (design), convenient for subsequent winding on the condenser sections 3 of the outer tubular insulator 5 and installed Application to the first condenser section of the first additional insulator 6 as a glass. In addition, it simplifies the installation of the removable part of the capacitor in its metal casing. The withdrawn part of the capacitor can be taken by the central current output 1 and lowered into the tubular body of the capacitor (when repairing the capacitor, the removable part is accordingly easy to remove by pulling it at the same central current output). After installing the withdrawal part in a metal case, a key 12 is installed on the central current output 1 and dielectric covers are put on (output insulators with rubber seals). Then, with the help of special equipment and equipment, the condenser is slowly filled under vacuum with castor or petroleum oil of the EIM-8 type.
Предлагаемый высоковольтный конденсатор подключается одним концом (центральным токовыводом и корпусом) к высоковольтному зарядному устройству, другой конец конденсатора (его центральный токовывод и корпус) подключается через коммутатор к нагрузке. По достижении на конденсаторе заданного уровня напряжения срабатывает коммутатор, и напряжение на нагрузке скачком возрастает до величины в несколько десятков киловольт и совпадает с постоянной времени, равной произведению емкости конденсатора на сопротивление нагрузки.The proposed high-voltage capacitor is connected at one end (the central current output and the housing) to the high-voltage charger, the other end of the capacitor (its central current output and the housing) is connected through the switch to the load. Upon reaching the specified voltage level on the capacitor, the switch is activated, and the voltage on the load jumps up to several tens of kilovolts and coincides with a time constant equal to the product of the capacitor capacitance and the load resistance.
Высоковольтный импульсный конденсатор с заявленными отличительными признаками был спроектирован, изготовлен и испытан авторами на стендах и в скважинах. Результаты испытаний следующие: рабочее напряжение конденсатора 30 кВ, энергоемкость 1 кДж, индуктивность 120 нГн, разрядный ток до 30 кА. Баростойкость конденсатора 300 атм, предельная температура эксплуатации +100°С. Конденсатор легко собирается и ремонтируется. Конденсатор выдерживает перегрузки при транспортировке наземным транспортом и при скоростном спуске в скважину. По сравнению с украинским аналогом конденсатор имеет в 10 раз меньшую индуктивность и в 3 раза большую энергоемкость.The high-voltage pulse capacitor with the declared distinctive features was designed, manufactured and tested by the authors at the stands and in the wells. The test results are as follows: operating voltage of the capacitor 30 kV, energy consumption 1 kJ, inductance 120 nH, discharge current up to 30 kA. The pressure resistance of the condenser is 300 atm, the maximum operating temperature is + 100 ° C. The capacitor is easy to assemble and repair. The capacitor withstands overloads during ground transportation and during high-speed descent into the well. Compared with the Ukrainian counterpart, the capacitor has 10 times less inductance and 3 times more power consumption.
Таким образом, подтверждена полезность заявленного изобретения и возможность его применения в скважинных электрогидравлических аппаратах.Thus, the usefulness of the claimed invention and the possibility of its use in borehole electro-hydraulic devices are confirmed.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200900687A EA018033B1 (en) | 2009-05-07 | 2009-05-07 | High-voltage pulsed capacitor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EA200900687A EA018033B1 (en) | 2009-05-07 | 2009-05-07 | High-voltage pulsed capacitor |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| EA200900687A2 EA200900687A2 (en) | 2010-12-30 |
| EA200900687A3 EA200900687A3 (en) | 2011-02-28 |
| EA018033B1 true EA018033B1 (en) | 2013-05-30 |
Family
ID=43531320
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| EA200900687A EA018033B1 (en) | 2009-05-07 | 2009-05-07 | High-voltage pulsed capacitor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| EA (1) | EA018033B1 (en) |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3244953A (en) * | 1965-02-08 | 1966-04-05 | Erie Technological Prod Inc | Wound capacitor having hermetically sealed terminals |
| DE1295086B (en) * | 1963-01-29 | 1969-05-14 | Aerovox Corp | Condenser with a cup-shaped housing |
| SU822299A1 (en) * | 1979-03-29 | 1981-04-15 | Проектно-Конструкторское Бюроэлектрогидравлики | Pulse capacitor |
| SU995137A1 (en) * | 1981-09-07 | 1983-02-07 | Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР | High-voltage pulse capacitor |
| SU1064332A1 (en) * | 1982-11-09 | 1983-12-30 | Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР | Pulse tubular capacitor |
| WO1990005370A1 (en) * | 1988-11-12 | 1990-05-17 | Cambridge Capacitors Limited | Electrical capacitors |
| RU2101793C1 (en) * | 1996-09-26 | 1998-01-10 | Анатолий Яковлевич Картелев | High-voltage pulse capacitor |
-
2009
- 2009-05-07 EA EA200900687A patent/EA018033B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1295086B (en) * | 1963-01-29 | 1969-05-14 | Aerovox Corp | Condenser with a cup-shaped housing |
| US3244953A (en) * | 1965-02-08 | 1966-04-05 | Erie Technological Prod Inc | Wound capacitor having hermetically sealed terminals |
| SU822299A1 (en) * | 1979-03-29 | 1981-04-15 | Проектно-Конструкторское Бюроэлектрогидравлики | Pulse capacitor |
| SU995137A1 (en) * | 1981-09-07 | 1983-02-07 | Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР | High-voltage pulse capacitor |
| SU1064332A1 (en) * | 1982-11-09 | 1983-12-30 | Проектно-конструкторское бюро электрогидравлики АН УССР | Pulse tubular capacitor |
| WO1990005370A1 (en) * | 1988-11-12 | 1990-05-17 | Cambridge Capacitors Limited | Electrical capacitors |
| RU2101793C1 (en) * | 1996-09-26 | 1998-01-10 | Анатолий Яковлевич Картелев | High-voltage pulse capacitor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EA200900687A2 (en) | 2010-12-30 |
| EA200900687A3 (en) | 2011-02-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPH07326496A (en) | Electrostatic particle accelerator with linear field of axial direction and radial direction | |
| CN101515705B (en) | A bushing for a main high voltage conductor | |
| US20110043962A1 (en) | Multiple-coil supercapacitor | |
| RU2477370C1 (en) | Submerged-type electric pulse drill | |
| US10145969B2 (en) | Probe for generating seismic waves | |
| EA018033B1 (en) | High-voltage pulsed capacitor | |
| WO2010128881A1 (en) | High-voltage pulse capacitor | |
| CN102385990B (en) | Impulse capacitor | |
| CN110808168B (en) | Dry-type high-voltage low-inductance coaxial peaking capacitor and manufacturing process thereof | |
| CN105467187A (en) | A graded type voltage transformer | |
| JP6173105B2 (en) | Insulation test equipment | |
| RU2101793C1 (en) | High-voltage pulse capacitor | |
| CN104160458B (en) | For high voltage direct current and the pure gas of the plugs and sockets formula of super-pressure insulation wall bushing | |
| US2161326A (en) | Electrical condenser for high tension circuits | |
| JP2010029005A (en) | Gas-oil direct connection three-phase integration type insulted partition apparatus for electric equipment | |
| US20040250393A1 (en) | High temperature and high voltage power electronics capacitor | |
| WO2020224446A1 (en) | Solid state flexible resistor for use in gas-insulated pulse power source | |
| RU2130662C1 (en) | High-voltage pulse capacitor | |
| CN204289043U (en) | A kind of integrated multistage high-voltage pulse isolation inductance | |
| WO2010151170A1 (en) | Device for producing an electrohydraulic effect on a well bottom-hole zone | |
| AU2016368945B2 (en) | Power capacitor unit for high pressure applications | |
| US2397551A (en) | Electrical condenser housing | |
| CN201207788Y (en) | High voltage shielding member | |
| CN204577249U (en) | Gas-filled type pulse capacitor | |
| EA010989B1 (en) | High-voltage pulse capacitor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |