Конденсаторлардың оқшауламасы

Конденсатор - екі немесе одан көп өткізгіштерден жасалған астарларды электрлік оқшауламамен ажыратылған электрлік сыйымдылық үшін қолдануға болатын құрылғы. Конденсатордың негізгі мақсаты – электрлік заряд пен қуатты жинау. Қазіргі конденсаторлардағы оқшауламалардың мінездемелері сызықты және сызықты емес. Конденсаторлардың қолданатын заттың сипатына қарай мынадай түрлері болады: а) ауалық немесе газдық конденсаторлар, олардың изоляциясы газ, ауа, вакуум; б) сұйықтық: олардың изоляциясы май, су және синтетикалық сұйық денелер; в) бейорганикалық қатты оқшауламалы: слюда, керамика, шыны және т.б.; г) органикалық қатты оқшаулаулы: қағаз, үлдірек (пленочная) және т.б; д) қоспалы (комбинированный) оқшауламалы: қағаз, үлдірек, май және т.б. Жұмыс кернеуі бойынша конденсаторлар мынадай түрлерге бөлінеді: тұрақты, айнымалы өндіріс жиілікті, айнымалы жоғары жиілікті (10²-10⁴ Гц), айнымалы, өте жоғары жиілікті (10¹⁵ Гц жоғары), импульстік кернеулерге арналған.

Күштік конденсаторларды келесі жағдайларда қолданады: 1) 50 Гц өндірістік жиілікті жоғары және төмен кернеулерде күш желілерінде (косинусты конденсаторлар, бойлық сыйымдылықтық компенсация үшін қолданатын конденсатор, қуатты сыйымдылықты таңдау үшін); 2) жоғары жиілікті күштік қондырғыларда (электротермиялық жиілігі 10 кГц – ке дейінгі қондырғыларда); 3) тұрақты және пульстік кернеулі қондырғыларда; 4) импульсті кернеу қондырғыларда.

Әр типті конденсаторлардың тағайындалуы мен жұмыс режимдері олардың құрылымдық орындалуын және оқшауламасын анықтайды.

Конденсаторларды дайындауға кең қолданылатын материал тығыздығы жоғары (1,0 – 1,2г/см)³ конденсаторлық қағаз болып табылады, оның қалыңдығы 5 – 30 мк. Тұрақты кернеу конденсаторы үшін сонымен қатар қалыңдығы 0,008 – 0,17 мм, онша қымбат емес кабельдік қағаз қолданылады. Конденсаторлық қағаздың екі сортын пайдаланады. КОН – 1 және КОН -11 қағазы тығыз, диэлектрик шығындары төмен және көбіне тұрақты кернеу конденсаторларында қолданылады.

Қағазды сіңіру және конденсатор корпусын толтыру үшін химиялық және жылулық төзімділігі жоғары конденсаторлық май қолданылады. Қағаз майлы конденсатор оқшауламасының диэлектрик өтімділігі 3,8 жуық. Тұрақты кернеуде минералды маймен салыстырғанда диэлектрик өтімділігі жоғары (ε = 4,5) және электрлік беріктігі сол сияқты майсана майды қолдануға болады. Айнымалы кернеуде майсана май қолданылмайды, өйткені минералды майға қарағанда оның диэлектрик шығындары 5 – 7 есе артық болады.

Сонымен қатар синтетикалық полярлық сұйықтарды да қолдануға болады. Мысалы соволдың ε = 5, ол конденсатордың салмағын 35 - 40% -ға төмендетеді. Алайда соволдың буы улы. Бұл соволдың қолданылуын шектейді және температура өзгергенде соволдық конденсатордың сыйымдылығы мен tgδ тұрақты болмайды.

Күштік конденсаторлар айнымалы тоқ қондырғыларында қуат коэффициентін арттыру үшін, алыс электр жеткізу желілеріндегі бойлық компенсация үшін, әуе желілеріне жоғары жиілікті байланыс аппаратурасын жалғау үшін және т.б. қолданылады. Тұрақты тоқ қондырғыларында соволдық конденсаторлар инверторлы сұлбаларда жұмыс істейді. Тәжірибелік импульстік кернеу және тоқ генераторларында, сонымен қатар арнайы магнит қондырғыларында күшті магнит өрістерін, жоғары температуралы плазманы, электр гидравликалық эффектіні және т.б. алу үшін импульстік күштік конденсаторлар қолданылады.

Барлық жағдайда күштік конденсаторлар өз функцияларын оқшауламаның активті бөлігі арқылы іске асырады, яғни электродтар арасындағы оқшауламаға кейбір уақытта әртүрлі мақсатта қолданылатын энергия жиналады. Конденсаторда жиналатын энергия мынаған тең

мұнда V_a – оқшауламаның активті бөлігінің көлемі,

E - оқшауламадағы жұмыс кернеулігі.

Қуат коэффициентін арттыратын күштік конденсаторлардың қондырғысы былай: герметизацияланған корпуста хомут арқылы металдық беттер (щеки) арасында пакет түрінде жиналған жазық престелген рулондық секциялар арасында электрокартоннан немесе кабельдік қағаздан болады. Конденсатордың номинал кернеуі мен сыйымдылығына байланысты секциялар параллель, тізбектей және аралас сұлбалар түрінде қосылады. Кейбір конденсаторларда секциялар жекеленген (индивидуалды) сақтандырғыштар арқылы қосылады. Мұндай жағдайда конденсаторлардың жұмыс қабілеті бірнеше секция тесілсе де сақталады.

Секция – электрод рөлін атқаратын диэлектрик таспаларынан немесе алюминийді фольгадан спираль түрде оралған (бұралған) рулон. Рулонды секцияларда электродтың екі беті де активті болады, сондықтан электродқа келетін металл шығыны азаяды.

Өрістің жұмыс кернеулігі Е қағаз майлы оқшауламалы конденсаторларда 12 – 14 кВ/мм – ге тең, егер де синтетикалық майлар – хлорда фенилдермен қағазды сіңдірсе, онда Е 18 – 22 кВ/мм – ге дейін көбейеді, бірақ та бұл кезде конденсатор өте қызып кетуі мүмкін, неге десек шығын бұрышы көбейеді. Егер де диэлектригіміз қағаз – полиэтилен болса (екі үлдірек δ = 2,25 мкн және 1 қағаз δ = 4 мкн), онда қағаз бөлігінің Е тең 18 кВ/мм – ге, пленка (үлдірек) бөлігінікі Е тең 50 – 60 кВ/мм, ал металданған полипрополен пленка болса, онда жұмыс кернеулігі 70 кВ/мм – ге дейін өседі. Жоғары жиіліктерде өрістің рұқсат етілген жұмыс кернеулігі негізінде жылулық режимімен қатынасты. Тұрақты кернеулерде Е 80 кВ/мм дейін өсуі мүмкін.