Электротермический конденсатор предназначен для повышения коэффициента мощности электротермических установок, поэтому он находит широкое применение в электроэнергетике и машиностроении. Электротермические конденсаторы применяются при наличии на производстве индукционных нагревательных печей. С их помощью повышается коэффициент мощности электротермических установок частотой 0,5 - 30кГц.
Существующие на данный момент электротермические конденсаторы выполняются с различной изоляцией и на различное напряжение. Основным недостатком таких конденсаторов является малая мощность. Как показала практика, увеличение мощности имеет определённые негативные черты: прежде всего это увеличение массогабаритных показателей, в связи с этим существенно возрастают денежные и временные затраты связанные с перевозкой, монтажом и наладкой такого оборудования.
В связи с этим возникает вопрос оптимизации конструкции конденсатора.
Для решения поставленной задачи, планируется расчет различных вариантов конструкции конденсатора, а именно:
• С выступающей и скрытой фольгой;
• С бумажно - масляной изоляцией.
В результате выполнения данной бакалаврской работы были решены все поставленные задачи.
В результате расчета внутренней изоляции секций, было выполнено условие, что рабочая напряженность должна быть меньше допустимой напряженности и напряженности начала ионизации.
При расчете величины емкости секций учитывалась зависимость емкости от размеров секций, толщины изоляции и диэлектрической проницаемости выбранного материала. В зависимости от емкости секций изменяется количество параллельных и последовательных секций.
Тепловой расчет осуществлялся согласно схеме движения теплового потока. Производился расчет потерь в секции и обкладках.
Температуроперепад в воздухе рассчитывался с использованием критериев теплового подобия: Нуссельта, Грасгоффа, Прандтля.
На основании проведенных расчетов, был построен график тепловой устойчивости, согласно которому для всех выбранных вариантов конструкции секции и используемых электроизоляционных материалов выполняется условие тепловой устойчивости, т.е. максимальная температура в конденсаторе не превышает допустимые температуры для выбранных материалов, согласно класса нагревостойкости.
Оценка срока службы конденсатора производилась на основе термофлуктуационной теории, согласно которой разрушение материала происходит из-за разрыва химической связи за счет тепловых флуктуаций атомов и молекул с учетом воздействия приложенного напряжения, перенапряжений и др. нагрузок.
После проведения всех расчетов была составлена таблица результатов, по итогам которой был выбран оптимальный вариант конденсатора, а именно конденсатор с бумажно-пленочной изоляцией в исполнении с выступающей фольгой, т.к. этот вариант удовлетворяет всем требованиям.
На основании расчётов конденсатора с бумажно-пленочной изоляцией в исполнении с выступающей фольгой, была выбрана горизонтальная компоновка, т.к. при таком виде конструкции секций габаритные размеры конденсатора получаются меньше, чем при вертикальной компоновке. Так же при выборе основывались на сравнении тепловой устойчивости. При максимальной температуре окружающей среды 400 С, максимальная температура конденсатора равна 800 С.
Проведя расчёт водяного охлаждения для конденсатора с бумажномасляной изоляцией, выяснили, что для данного конденсатора водяное охлаждение будет целесообразным, т.к. температура внутри конденсатора при максимальной температуре окружающей среды станет меньше, чем без применения данного охлаждения, но т.к. характеристики конденсатора с комбинированной изоляцией являются наиболее оптимальны и габаритные размеры его меньше, остановились на выборе данного конденсатора.
В работе также была произведена оценка срока службы работы. Было найдено время жизни конденсатора, оно оказалось достаточно большим только в выбранном ранее варианте.
Можно сделать вывод, что конденсатор с бумажно - пленочной изоляцией в исполнении с выступающей фольгой будет наиболее оптимальным.
