Нестандартным многофункциональным решением системы изоляции может служить устройство, предназначенное одновременно для охлаждения и электромагнитного экранирования высоковольтного высокочастотного прибора.
Для установки такого прибора предусматривались опорные изоляторы внутри заземленного металлического вентиляционного кожуха. Снаружи кожуха находился специальный электромагнитный экран.
Вентиляционный кожух для обеспечения электрической прочности размещался на расстоянии 30 мм от стенок высоковольтного прибора. Большой вентиляционный канал для движения воздушного потока с определенной скоростью требовал большой мощности вентилятора.
Разрешение противоречия между оптимальной шириной вентиляционного канала и безопасным изоляционным промежутком обеспечено созданием стеклоэпоксидного кожуха с металлизированными внутренней и внешней поверхностями.
Схематическое изображение приведено на рис. 11.18.
Рис. 11.18. Система изоляции, охлаждения и экранирования высоковольтного прибора
1 — заделка края металлизации; 2 — внутренняя и внешняя металлизация; 3 — стеклотекстолит; 4 — прибор
Внутренняя металлизация имеет высокий потенциал прибора. Оптимальный воздушный зазор между прибором и соединенной с ним металлизацией выбирается только по условиям охлаждения и имеет предельно малое значение.
Стеклоэпоксидный кожух является надежной изоляцией, а внешняя заземленная металлизация служит электромагнитным экраном.
Электрическая прочность между краями высоковольтной внутренней и заземленной внешней металлизацией определяется соответствующей формой заделки ее краев и выбором расстояния между ними.
Отсутствие стандартных конденсаторов на напряжение 40 кВ и большие габариты батареи конденсаторов на такое напряжение потребовали разработки специального Т-образного фильтра для передачи энергии между каскадами импульсного генератора.
Рис. 11.19. Фильтр Т-образный
I - внутренний токоввод; 2 — металлизация; 3 —компаунд марки ПДИ-ЗАК
Система изоляции такого коаксиального Т образного фильтра основана на применении заливочного компаунда марки ПДИ-ЗАК, а геометрия электродов и изоляции разработана при условии создания равномерного электрического поля.
Достаточная эластичность компаунда обеспечивает возможность заливки металлической арматуры без образования термоупругих напряжений. Слабая адгезионная способность материала ПДИ-ЗАК учитывалась посредством размещения металла внутри компаунда, где усадочные явления при полимеризации должны гарантировать надежный контакт с трубами — электродами фильтра.
Внешняя часть изоляции коаксиального фильтра создается посредством металлизации и последующего закрепления на ней токонесущих и конструктивных металлических конструкций (рис. 11.19).
Для предварительного выбора системы изоляции использовались кривые рис. 11.14, а для окончательного — моделирование электрического поля.
Расчет электрической прочности произведен в предположении допустимого уровня частичных разрядов при kH < 4, рабочей напряженности при длительном воздействии Еср =1,5 МВ/м и отсутствии теплового пробоя. Расчетная напряженность электрического поля при поверхностном пробое принята 0,8 МВ/м.
Максимальная напряженность на внутреннем электроде определяется из соотношений:
где R и r — радиусы внешнего и внутреннего электродов; Up — рабочее напряжение. При выбранном по конструктивным соображениям R = 40 мм внутренний электрод имеет r — 13 мм, максимальная
напряженность внутри изоляции Emах = 2,73 МВ/м, а коэффициент неравномерности kH = 2,73/1,5 = 1,82.
Учитывая, что рабочее напряжение 40 кВ складывается из постоянной и переменной составляющей, а коэффициент неравномерности электрического поля близок к единице, максимальная рабочая напряженность принимается не превышающей 3 МВ/м.
При r0/l = 0,207 радиус r0 = 6 мм.
Длина пути тока утечки lУ выбирается при заданном запасе электрической прочности по поверхности 2,5.
Для Е = 0,85 МВ/м длина lу = 120 мм.
Полученный фильтр имеет минимальные для такой системы габариты и массу, характеризуется минимальными расходами цветных металлов.
