Кеменов В.Н., Нестеров С.Б. Вакуумная техника и технология, страница 10

Значительную долю в увеличениигазосодержания масла составляет газ, оставшийся в бумажной изоляции после вакуумирования перед заливкой масла.За последние 20 лет в мировой практике высоковольтного аппаратостроения изменились взгляды на необходимость глубокого вакуумирования бумажной изоляции в процессе сушки и пропитки маслом. Если раньше считали, что сушку бумажной изоляции необходимопроизводить при остаточном давлении 10-1 Па, то в настоящее времясчитают, что оптимальное давление 10−103 Па. В то же время нашлообоснование повышение глубины вакуума непосредственно передпропиткой бумажной изоляции в пределах 10-1 Па. Автор отметил, чтоу завода «Изолятор» в то время для реализации указанного требования не было отечественного вакуум-пропиточного оборудования [11].Необходимы были вакуумные маслостойкие вентили, клапаны, затворы, конденсаторы паров воды, вакуумные агрегаты с воздушным охлаждением, состоящие из двухроторного и форвакуумного насосов,течеискателей.

Установленные на заводе «Изолятор» бустерные и водокольцевые насосы не использовались из-за отсутствия надежных схемблокировки вакуумной системы от аварийного заполнения маслом иводой при внезапном отключении электроэнергии.39Для силовых трансформаторов на напряжения от 10 до 1150 кВв качестве основной используется маслобарьерная изоляция (МБИ), приизготовлении которой также используется вакуумная технология [12].Основу МБИ составляет минеральное трансформаторное масло, которое надежно заполняет изолирующие промежутки между электродами любой сложной формы и обеспечивает хорошее охлаждениеконструкции за счет конвективного или принудительного движениямасла.

Достоинством этого типа изоляции является простота, конструкции и технологии, интенсивное охлаждение активных частей оборудования. Недостатком МБИ является меньшая, чем у БПИ электропрочность, пожаро- и взрывоопасность.Технология изготовления МБИ включает сборку конструкции,сушку ее под вакуумом и заполнение дегазированным маслом.Изоляция силовых трансформаторов представляет сложнуюсистему, состоящую из внешней и внутренней частей, обмоток, выводов и вспомогательных устройств. В процессе производства изоляциятрансформатора подвергается вакуумной сушке при температуре110−120°С и остаточном давлении 100−10 Па, для чего активная частьтрансформатора помещается в сушильный шкаф. После окончаниясушки при сохранении вакуума температуру в сушильном шкафуснижают до 80−85°С и в шкаф заливают высушенное дегазированноетрансформаторное масло, обладающее электропрочностью не менее200 кВ/см.

По окончании заливки активную часть выдерживают вшкафу, заполненном маслом при наличии вакуума над поверхностьюмасла в течение 3−5 часов, затем масло сливают, выдерживают подвакуумом в течение двух часов.Благодаря вакуумной сушке перед пропиткой обмоток электродвигателей и трансформаторов увеличивается их теплопроводностьОбмотки нагреваются протекающим по ним электрическим током повсей толщине, а охлаждение идет только с поверхности. Чем меньше вобмотке воздуха и больше смолы или масла, тем больше ее теплопроводность и меньше разогрев.Вакуумная технология находит применение не только в производстве конденсаторов и кабелей с БПИ.

Одним из типов электрических конденсаторов является вакуумный конденсатор, имеющийменьшие диэлектрические потери, чем газовый, малый температурный коэффициент емкости, большую устойчивость к вибрациям посравнению с газонаполненным [13]. Значение пробивного напряжениявакуумного конденсатора не зависит от атмосферного давления, поэтому он широко используется в авиационной технике.40Вакуумная техника применяется также при испытании герметичности конденсаторов, заполненных элегазом. Испытуемый конденсатор помещается в герметичную камеру, на первом этапе откачиваемую с помощью мощных вакуумных насосов для удаления адсорбированных газов.

На втором этапе камера за короткое время наполняется сухим воздухом до давления ниже атмосферного и отбираетсяпроба из смеси воздуха и (в случае негерметичности) элегаза. Встроенные в систему датчики давления работают на центральный измерительный комплекс.Большую роль играет вакуумная технология и вакуумнотехнологическое оборудование в производстве металлопленочных конденсаторов.

Одним из методов изготовления тонкопленочных конденсаторов является радиочастотное магнетронное распыление мишеней изкерамики ВаТiO3 [14]. Распыление ведется в атмосфере Аг + О2 накремниевую подложку с температурой от комнатной до 700° С. Дляпрактических применений рекомендуется двух- и трехслойные конденсаторы с диэлектриком ВаТiO3. Предложен ускоренный метод изготовления намотанных металлопленочных конденсаторов [15]. Метод даеттакже повышение качества и надежности конденсаторов и уменьшениеих стоимости.

Заготовки конденсаторов помещаются в вакуумную камеру для откачки воздуха из пор применяемых материалов. Затем порызаполняются под давлением газом с высокой электропрочностью (например, элегазом или хладоном-12), что предотвращает возникновениекоронного разряда, и герметизируются полимерными капсулами.Фирмой General Vacuum Equipment (Великобритания) разработана установка для вакуумного нанесения электродов из алюминия,цинка, а также слоев алюминий-цинк-алюминий на диэлектрики дляконденсаторов переменного тока.Предложен способ получения металлизированной полимерной пленки, используемой при изготовлении конденсаторов повышенного качества. Полимерная подложка обрабатывается в плазме ватмосфере инертного газа при давлении 10−10-1 Па.

Затем на полимерную подложку осаждается тонкая пленка одного из металлов Au,Ag, Сu, Ni, Sn в количестве 0,1−50 мг/м2, что существенно улучшаетадгезию. После этого осаждается алюминиевая пленка. Оптимальнаятолщина алюминиевой пленки 20−100 мкм. Коэффициент гладкостиповерхности не хуже 10-4. В производстве металлопленочных конденсаторов используется устройство, обеспечивающее точное расположениемасок в установке металлизации.

Предложена установка для металлизации с таким устройством.41Широкую пленку из полиэфира, поликарбоната и т.п. электроизоляционного материала металлизируют в вакууме алюминием,цинком или сплавами, содержащими алюминий, цинк, хром. Для получения из такой пленки заготовок конденсаторов при металлизациииспользуют одновременно до 100 лент-масок, которые надеты на двепары приводных роликов и прижаты к металлизируемой пленке. Перед узлом металлизации ленты-маски проходят через направляющиегребенки из сплава инвар.Еще одной функцией применения вакуума является формообразование, при котором разность давлений создает силу, заменяющую механическую. Например, предложена система для производства проводов с круглой или преимущественно прямоугольной токопроводящейжилой (ТПЖ), которая содержит отдающее и приемное устройства иэкструдер, обеспечивающий наложение полимера без растворителя ввиде трубки продольно вокруг ТПЖ, движущейся от отдающего кприемному устройству.

Трубка из полимера плотно накладывается наповерхность ТПЖ с помощью вакуума, создаваемого внутри трубки. Приэтом в системе предусматриваются устройства для контроля скоростидвижения ТПЖ относительно головки экструдера и, таким образом,регулирования толщины экструдируемой электроизоляции при изменении скорости движения ТПЖ.4.3. Электротермическое оборудованиеВ электротехнику входит раздел электротермическое оборудование.Вакуумные электрические печи сопротивления находят все большее применение в промышленности и для проведения научных исследований.Только в НПО «Электротермия» их выпуск в 1991 г.

составил более 500штук и ожидалось дальнейшее увеличение объемов их производства стемпами роста до 10−15% в год [16].Технический уровень и конкурентоспособность отечественныхэлектропечей во многом зависит от применения в них комплектующеговакуумного оборудования.В этих печах находят применение:• вакуумные механические насосы и агрегаты с быстротой действия от 1до 5000 л/с;• паромасляные диффузионные и бустерные насосы и агрегаты сбыстротой действия от 300 до 15000 л/с;• вакуумные клапаны с условным проходом от 10 до 100 мм;• вакуумные затворы с условным проходом от 100 до 630 мм;42•ионизационные, термоэлектрические, деформационные блокировочные вакууметры;• гибкие коммутационные линии для вакуумной откачки;• быстроразъемные вакуумные соединительные элементы.Потребность в вакуумном комплектующем оборудовании отечественного производства не удовлетворяется, что сдерживает производствовакуумных печей.Вакуумные электрические печи находят широкое применение вметаллургии и более подробные сведения о них содержатся в литературепо этой области техники.

Однако некоторые применения печей оченьнеожиданны, например вакуумная термообработка медицинских имплантеров. Обсуждается возможность и особенности термической обработки в вакуумных электрических печах при их производстве искусственных суставов из современных сплавов [17]. Приведены требования к конструкции печей и вакуумных систем для этой цели. В качестве типичногообразца печи, используемой в данной технологии приводится краткоеописание печи модели HL-36.Библиографический список1. Веников В. А., Шнейберг Я.

А. Электротехника. Электротехническая промышленность //БСЭ. 3-е изд. М.: Советская энциклопедия, 1978. Т. 30. С. 114.2. Никитин Ю. А. Электротехническая промышленность //БСЭ. 3-еизд. М.: Советская энциклопедия, 1978. Т 30. С. 114.3. Серяков К. И. Черемис В. С. «Вакуумное и электрогазовое коммутационное оборудование // Итоги науки и техники. Сер.

Электрические аппараты. 1990. Т. 5. С. 133.4. Brann Dieter. Application criteria for SF6 and vacuum circuit breakers.Elect. Eng. 1990. Vol. 67. № 7. P. 26, 28, 30, 31, 34.5. Kaneko E. Recent investigation and developments of vacuum circuit —breakers in Japan. Electrotechn and Informationtechn. 1990, Vol. 107.№ 3. P. 127—133.6.