SU1629920A1 - Способ повышени электрической прочности жидких диэлектриков в электротехнических устройствах - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к. устройствам с жидкими диэлектриками, предназначенными дл  генерации сильных магнитных полей в термо дерных установках, а также в мощных лазерных устройствах . Цель изобретени  - расширение технологических возможностей путем повышени  степени использовани  электрической прочности жидких диэлектриков . Жидкий диэлектрик прокачивают через устройство магнитной обработки и определ ют зависимость электрической прочности диэлектрика от скорости его прокачки при посто нном значении магнитной индукции или при посто нной скорости прокачки от значени  магнитной индукции, периодически или непрерывно осуществл ют циркул цию жидкого диэлектрика через рабочий объем устройства и устройстве паг- ннтноп обработки со знакопеременным магнитным полем, при этом управл ют значени ми скорости прокачки или индукции в соответствии с установленными Зависимост ми. Электрическа  прочность возрастает на 40-80%, 3 з.п. ф-лы, 7 ил. а S С

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , в частности к устройствам, в которых в качестве электроизол ционного материала используютс  жидкие диэлектрики, и может быть применено в устройствах, предназначенных дл  генерации сильных магнитных полей в термо дерных установках, а также в мощных лазерных установках.

Целью изобретени   вл етс  расширение технологических возможностей путем повышени  степени использовани  электрической прочности жидких диэлектриков .

itia фиг.1 изображено устройство дл  магнитной обработки жидкого диэ Лектрика; на фиг.2 - функциональна  схема установки дл  поддержани  элек-

трической прочности диэлектрика в требуемых пределах; на фиг.3-6 - зависимости электрической прочности от линейной скорости кх прокачкч при омагничивании; на фиг.7 - зависимость электрической прочности омагниченно- го трансформаторного масла от времени релаксации.

Устройство дл  магнитной- обработки состоит и цилиндрического корпуса 1 и подшипниковых 1дитов 2 и 3. Внутри корпуса помещен цилиндрический магнитопровод (статор) 4 с пазами на его внутренней поверхности, в коа ю

со со

1C

о

31629920

орые уложена обмотка 5 и фиксирующие

об ра эл  в но ка пр ци ис ма из ва От ме ка да

ее пазовые клинь  6. Последние выполнены со сквозными отверсти ми (каналами ) в осевом направлении. Обмотка 5 статора 4 питани  от трехфазного источника частотой 50 Гц, линейным напр жением 380 В создает магнитную индукцию в активной зоне величиной 0,17 0,18 Тл.

Внутри статора 4 с зазором установлен ротор 7 с короткозамкнутой обмоткой типа беличь  клеогка.

Начала и концы клиньев 6 введены без эазора в отверсти  фланцев 8 и 9, которые совместно с подшипниковыми щитами 2 и 3 образуют входную 10 и выходную 11 полости.

К корпусу 1 посредством подшипникового щита 3 неподвижно прикреплен J-корпус-насоса 12, рабочее колесо 13 которого - неподвижно закреплено на валу 14 и приводитс  им во вращение.

Рабоча  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 полостью 11 устройства.

Устройство работает следующим образом.

При подключении обмотки 5 статора 4 к источнику переменного трехфазного тока в расточке статора создаетс  вращающеес  магнитное поле (как в обычной асинхронной электрической машине). Магнитное поле статора 4 при вращении пересекает короткозамк- нутую обмотку iротора 7 и наводит в ней электродвижущую силу, под действием которой в обмотке течет ток. В результате взаимодействи  токов обмоток и ротора создаетс  вращающий электромагнитный момент, который приводит ротор 7 и рабочее колесо 13 насоса 12 во вращение.

Насаженное на валу 14 рабочее колесо 13 насоса прокачивает жидкость, котора  из насоса через отверстие 1Ь поступает во входную полость 10 и далее в осевые каналы клиньев Ь. Протека  по каналам клиньев 6 в направлении нормали к магнитному полю, созданному обмоткой статора, жидкост подвергаетс  магнитной обработке и поступает в выходную полость 11. Длина активной зоны устройства составл ет 78 мм.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Поскольку в процессе магнитной обработки жидкости главными параметрами , определ ющими эффект повышени  электрической прочности жидкости,  вл ютс  магнитна  индукци  В активной зоны устройства и скорость прокачки жидкости через активную зону V при посто нной частоте магнитной индукции , то, как установлено проведенными исследовани ми, необходимо дл  режима , создающего требуемый эффект, произведение этих napatfetpoB поддерживать посто нным, т.е. Вх V const. Отсюда следует, что регулируемым параметром может быть как скорость прокачки жидкости, так и индукци , создаваема  в устройстве.

Установка (фиг.2) состоит из устройства 16 магнитной обработки жидкого диэлектрика, трубопровода 17, ка котором установлены пробоотборники 18 и 19 дл  подачи жидкости в кюветы с разр дниками 20 и 21, на которые подаетс  пробивное напр жение от высоковольтной установки 22. Электрические сигналы от этих разр дников поступают на датчики 23 и 24 среднего напр жени  пробо , св занные с устройством 25 сравнени . От устройства 2Ь сигнал поступает на регул тор 26 скорости, управл ющий потоком жидкости , поступающей из рабочего объема электротехнического устройства 27 в устройство 1Ь магнитной обработки.

Способ повышени  электрической прочности жидкого диэлектрика осуществл ют следующим образом.

Жидкий диэлектрик из рабочего объема электротехнического устройства 27 по труЬопроводу 17 проходит через устройство 16 магнитной обработки о Датчики 23 и 24 определ ют исходный и конечный уровни пробивного напр жени .

Информаци  об уровне пробивного напр жени  поступает на эти датчики от высоковольтной установки 22 через кюветы с разр дниками 20 и 21. Элек-f- рические сигналы от датчиков 23 и 24 сравниваютс  в устройстве 25 и разность сигналов поступает на регул тор 26 скорости потока, который устанавливает скорость прокачки жидкости через активную зону устройства 16, обеспечивающую максимально возможное или заданное превыпение пробивного напр жени  диэлектрика относительно исходного уровн .

пр.п

Датчики 23 и 24 представл ют собой аналого-цифровые вычислители среднего уровн  пробивного напр жени и обеспечивают выдачу сигналов на сравнивающее устройство 25, формирующее выходной сигнал, пропорцио- ;;альный

ДЕрр.г) Епр.п Е пр.о где Е - - электрическа  прочность

неомагниченной жидкости

(исходный уровень); - электрическа  прочность жидкости после магнитной обработки; п 1, 2, 3.. .

Указанньй сигнал поступает на регул тор 26 скорости потока. В зависимости от поставленной задачи (получение максимального или заданного превышени  напр жени  пробоев относительно исходного уровн ) может быть предложено два варианта структуры регул тора 26 потока.

В первом случае в структуру регул тора 26 входит запоминающее и арифметическое устройства дл  вычислени  разности /VК Пр. n-и Дкпр.п Если

эта разность положительна, то вырабатываетс  сигнал на увеличение скорости потока жидкости, например, на одну ступень. Как только разность станет отрицательной, вырабатываетс  сигнал на уменьшение скорости на ту же ступень.

Дл  повышени  точности работы системы сигнал на увеличение или уменьшение скорости может формироватьс  согласно зависимости

№ к(АЕпр.пм - АЕпрп) , где &V - приращение скорости потока

обрабатываемой жидкости; К - коэффициент пропорциональности .

Во втором случае на основании предварительно известной кривой ЕПр f (V) в схеме регул тора предусматриваетс  формирователь опорного сигнала, который пропорционален ЕПР-о аА , и работа регул тора осуществл етс  по принципу сравнени  текущего значени  Е пл с опорным (С™ зад

Одним из простейших примеров реализации предлагаемого способа  вл етс  возложение функций датчиков 23 и 24 и устройства 25 сравнени  на оператора. В этом случае увеличение скорости прокачиваемой жидкости начинаетс  с минимальной через равные

10

У92СА

промежутки, например череч м/мин, до тех пор, пока AF Пр.п Пр, пи .- Efjp n не станет отрицательной величиной , и оператор уменьшает скорость прокачки на один интервал. Тем самым достигаетс  квазимаксимальное превышение напр жени  пробо  относительно исходного уровн . То есть таким путем снимаетс  практически необходи- ма  часть кривой электрической прочности жидкого диэлектрика в зависимости от скорости его прокачки через активную зону устройства магнитной j5 обработки при условии, что индукци  В const.

Эти зависимости можно снимать на заводе-изготовителе жидкого диэлектрика с отражением в паспорте, продук- 20 та.

Такой подход позвол ет определить заданные границы превышени  напр жени  пробо  и диапазон изменени  прокачки жидкости и значительно сок- 25 ратить врем  настройки необходимого режима работы устройства.

Экспериментальные игследовани  дл  подтверждени  предлагаемого способа выполн лись с помощьп устройст- JQ ва магнитной обработки (фиг.1). Магнитна  индукци  в активной зоне устройства составл ла 0,17 - 0,18 Тл с частотой 50 Гц.

Дл  получени  желаемого положительного эффекта необходимо, как было установлено, наличие знакопеременного магнитного пол , так как при посто нном магнитном поле достигнуть поставленной цели (повышени  электрической .Q прочности) не удалось.

Примерами реализации прелтагаемого способа могут служить результаты магнитной обработки 6 жидких диэлектриков , а именно нефт ных масел типа 45 МС-10, МС-20, МК-8, Б/ЗВ, трансформаторного масла и тройного дистилл та воды (фиг.3-6),

При изменении скорости прокачки нефт ных масел через устройство маг- 5Q нитной обработки от 0 до 6 м/мин наибольшее повышение их электрической прочности достигаетс  в диапазоне 2-4 м/мин (фиг.З и 4).

При изменении скорости прокачки трансформаторного масла от 0 до 12м/с наибольшее повышение его электричес1- кой прочности достигаетс  в диапазоне 7-8 м/с (фиг.5). При изменении скорости прокачки тройного дистилл та

35

55

10

.15

воды от 0 до 14 м/с наибольшее повышение его электрической прочности достигаетс  в пределах 9-11. м/с (фиг.6).

Из полученных экспериментальных результатов следует, что электрическа  прочность жидких диэлектриков может быть увеличена на 40-80%. i В св зи с тем, что посто нна  вре- .мени релаксации Ј , (фиг.7} состав- |Л ет дл  трансформаторного масла при 8 ч, то дл  поддержани  электрической прочности жидких диэлектриков на уровне заданной, необходимо осуществл ть магнитную обработку непрерывно или циклически. Например, дл  приведенного режима (фиг.5) поддержание электрической прочности на уровне 0,95 ЕПо. длдкс (Фиг.7) Достигаетс  при периодичности магнитной обработки, равной 2ч.

Длительность одного цикла обработки зависит от рабочего объема электротехнического устройства, эффективность сечени  трубопроводов активной зоны устройства магнитной обработки и необходимой скорости прокачки„ Например , дл  трансформатора с масл ным охлаждением типа ТМ-630/35 с мае- 30 сой масла 1000 кг при суммарном эффективном сечении трубопроводов активной зоны (устройства магнитной обработки ) 3 см и скорости прокачки 9 м/с врем  полной обработки указан- 35 ного объема составл ет примерно 10 мин.

Увеличение электрической прочности жидких диэлектриков на 50% позвол ет

Claims (4)

1.Способ повышени  электрическ прочности жидких диэлектриков в эл тротехнических устройствах путем дополнительной их обработки, отл чающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей путем повышени  степени использовани  электрической прочност жидких диэлектриков, дополнительну обработку осуществл ют прокачкой ж кого диэлектрика через устройство магнитной обработки, определ ют за висимость электрической прочности диэлектрика от скорости его прокач при посто нном значении магнитной дукции или при посто нной скорости прокачки от значени  магнитной инд

20 ции, а затем периодически или непр рывно осуществл ют циркул цию жидко диэлектрика через рабочий объем ус ройства и устройство магнитной обр ботки со знакопеременным магнитны полем, при этом управл ют значени  скорости прокачки или индукции в с ответствии с установленными зависи мост ми.

2.Способ по п.1, о т ,1 и ч а ю щ и и с   тем, что при использован в качестве жидкого диэлектрика тра форматорного масла прокачку осущес вл ют со скоростью 7-8 м/с при Mai- нитной индукции 0,17 - 0,18 Тл с ч тотой 50 Гц.

3„ Способ по п.1, отличаю щийс  тем, что при использован в качестве жидкого диэлектрика нефт ных масел прокачку осуществл ют со

25

увеличить уровень запасаемой энергии до скоростью 2-4 м/мин при магнитной

в накопител х практически в 2 раза или при том же уровне энергии существенно улучшить его массогабаритные характеристики, а также позвол ет в 3-5 раз удлинить срок службы диэ- д5 лектрика и повысить надежность электротехнического устройства за счет вое- становлени  электрической прочности диэлектрика до заданного уровн .

индукции 0,17 - 0,18 Тл с частотой 50 Гц.

4. Способ по п.1, отличаю щ и и с   тем, что при использован в качестве жидкого диэлектрика трой ного дистилл та воды прокачку осуществл ют со скоростью 9-11 м/г пр индукции 0,17 - 0,18 Тл с частотой 50 Гц.

0

5

0 35

Формула изобретени 

1.Способ повышени  электрической прочности жидких диэлектриков в электротехнических устройствах путем дополнительной их обработки, отличающийс  тем, что, с целью расширени  технологических возможностей путем повышени  степени использовани  электрической прочности жидких диэлектриков, дополнительную обработку осуществл ют прокачкой жидкого диэлектрика через устройство магнитной обработки, определ ют зависимость электрической прочности диэлектрика от скорости его прокачки при посто нном значении магнитной индукции или при посто нной скорости прокачки от значени  магнитной индук0 ции, а затем периодически или непрерывно осуществл ют циркул цию жидкого диэлектрика через рабочий объем устройства и устройство магнитной обработки со знакопеременным магнитным полем, при этом управл ют значени ми скорости прокачки или индукции в соответствии с установленными зависимост ми .

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

3„ Способ по п.1, отличающийс  тем, что при использовании в качестве жидкого диэлектрика нефт ных масел прокачку осуществл ют со

5

индукции 0,17 - 0,18 Тл с частотой 50 Гц.

4. Способ по п.1, отличаю - щ и и с   тем, что при использовании в качестве жидкого диэлектрика тройного дистилл та воды прокачку осуществл ют со скоростью 9-11 м/г при индукции 0,17 - 0,18 Тл с частотой 50 Гц.

№9

L Ь S 8

0766391

0 1 Z 5 ft S 6 789/0 VnpyM/c

Фиг.Ъ

Јпр,кВ

П 11 Ю 9

1 2 3 4 S 6 „р,м/мин Фиг Л

i i j

2 3 Ч 5 6 7 8 3 JO Vnp,M/C Фиг. 5

Ј«р,к8 Ю

9

i

г ji

Ч 2345678 9Ю71ПГЗ Vnp,n{c

Фиг. 6

tii

2 Ч В В Ю 12 W 16 18 20 22 24 Т,Ч

Фиг.7