СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВАКУУМНЫХ КОНДЕНСАТОРОВ Российский патент 2012 года по МПК H01G4/02 H01G13/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к области электронной техники и может использоваться в технологии производства электрических вакуумных конденсаторов.

Уровень техники

Известен способ изготовления вакуумных конденсаторов [1], который включает сборку емкостных тонкостенных цилиндрических коаксиальных электродов на основаниях в пакеты с одинаковым расстоянием между ними, высокотемпературную пайку собранных в пакеты электродов с основанием, сборку смежных пакетов в емкостной блок с помощью цилиндрического изоляционного корпуса, присоединяемого к основаниям таким образом, чтобы емкостные электроды одного пакета располагались между электродами другого соосно на одинаковом расстоянии друг от друга. Для конденсатора переменной емкости, имеющего сильфонный узел перестройки емкости, металлический сильфон соединяет основание одного из пакетов с цилиндрическим или плоским основанием, соединяемым с торцом изоляционной оболочки. Для откачки конденсатора используется штенгель, с помощью которого собранный конденсатор подсоединяется к вакуумной системе. Откачка конденсатора производится с одновременным обезгаживанием элементов арматуры конденсатора нагревом его до 500°С печью откачного поста в течение 4-24 ч в зависимости от массы конденсатора. После процедуры обезгаживания печь остужается. Конденсатор тренируется высоковольтными пробоями и спаивается с поста.

Описанный выше способ является наиболее близким по технической сущности к настоящему изобретению. Недостаток данного способа состоит в том, что находящиеся на электродах при сборке и образующиеся в процессе высоковольтной тренировки металлические частицы остаются в лабиринте емкостных коаксиальных электродов, ограничивая при тренировке уровень насыщения зависимости пробивного напряжения от количества пробоев и снижение токов утечки. Известно, что находящиеся в вакуумном промежутке частицы снижают пробивное напряжение между электродами [2, 3].

Устранение первичных частиц, наличие которых связано с механической обработкой электродов, и частиц, возникших на поверхности электродов при пайке в водородных печах, до сборки в емкостные блоки безусловно должно повысить электрическую прочность вакуумных конденсаторов. Наличие крупных частиц в междуэлектродном промежутке, их бомбардировка поверхности электродов приводит к местному разрушению поверхности электродов, возникновению новых инициаторов электронного тока и в конечном итоге к снижению электрической прочности и повышению тока утечки конденсаторов.

Раскрытие изобретения

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является повышение электрической прочности вакуумных конденсаторов, снижение токов утечки, повышение виброустойчивости и надежности.

Достигаемый технический результат обеспечивается тем, что в способ изготовления вакуумных конденсаторов, включающий сборку и пайку смежных пакетов цилиндрических коаксиальных емкостных электродов, сборку их в емкостной блок с помощью цилиндрического изоляционного корпуса, высокотемпературную вакуумную обработку на откачном посту, студку конденсатора, высоковольтную тренировку электрическими пробоями и отпай с откачного поста, вводится операция высоковольтной тренировки пробоями в вакуумной камере каждого из смежных пакетов емкостных электродов после пайки до их сборки в емкостный блок.

Операция проводится с помощью фальшпакета, устанавливаемого соосно с основным и повторяющего геометрию и размеры смежного пакета, или плоского фальшпакета в виде электрода, располагаемого параллельно плоскости торцов емкостных электродов на расстоянии, равном 1-3 величины радиального междуэлектродного промежутка, электроды которых выполнены из материала, более прочного, чем материал емкостного электрода, способного адсорбировать продукты распыления емкостных электродов напряжением, равным 1,5-2 номинального напряжения конденсатора, по методике, принятой для тренировки конденсаторов.

Отличительными признаками заявляемого технического решения от прототипа являются:

1. Высоковольтная тренировка пробоями емкостных электродов с использованием фальшпакетов, производимая до сборки в емкостные блоки.

2. Выполнение электродов фальшпакетов из материала, более прочного, чем материал емкостного электрода, способного адсорбировать продукты распыления.

Заявителем из уровня техники не выявлены технические решения, имеющие признаки, совпадающие с отличительными признаками заявляемого технического решения.

При приложении напряжения между пакетом и фальшпакетом в вакууме с поверхности емкостных электродов отрываются под действием электростатических сил слабо связанные с ней частицы и перелетают на поверхность фальшпакета. Обработанные таким образом смежные пакеты соединяют в емкостной блок. Удаление с поверхности емкостных электродов частиц, слабо связанных с ней, повышает электрическую прочность конденсаторов и уменьшает электронные токи утечки.

Так как материалом емкостных электродов конденсаторов является медь, материалом для фальшпакета целесообразно выбрать никель или нержавеющую сталь.

Краткое описание чертежей

На фиг.1 представлено расположение пакета цилиндрических коаксиальных емкостных электродов конденсатора относительно фальшпакета. Пакет емкостных электродов устанавливается на изоляционной втулке, укрепленной на плите соосно с фальшпакетом; 1 - изоляционная втулка, 2 - пакет емкостных электродов конденсатора, 3 - фальшпакет, 4 - плита, 5 - соединение с насосом, 6 - вакуумная камера.

На фиг.2 показано расположение пакета цилиндрических коаксиальных емкостных электродов при обработке только торцов емкостных электродов с помощью плоского фальшпакета.

Осуществление изобретения

Предлагаемый способ реализуют следующим образом. Собирают цилиндрические коаксиальные емкостные электроды на основаниях в пакеты. Производят пайку собранных в пакеты электродов с основанием. Проводят высоковольтную тренировку пробоями электродов в вакуумной камере при подаче высоковольтного напряжения между пакетом емкостных электродов и фальшпакетом по методике и режиму, принятым для высоковольтной тренировки конденсаторов: медленным подъемом напряжения, остановкой подъема при прохождении пробоев и дальнейшим повышением напряжения при отсутствии пробоев до заданной величины. При обработке емкостных пакетов тренировочное напряжение следует устанавливать в пределах величин, примерно 1,5-2 номинального напряжения конденсаторов. Обработанные таким образом смежные пакеты конденсаторов собираются в емкостный блок с помощью цилиндрического изоляционного корпуса, и выполняют дальнейшее изготовление конденсатора по принятому технологическому процессу - высокотемпературную вакуумную обработку на откачном посту, студку, высоковольтную тренировку электрическими пробоями, отпай.

В отдельных случаях (например, при малых междуэлектродных зазорах в конденсаторе порядка 0,3-0,5 мм) целесообразно использовать плоский фальшпакет, располагаемый параллельно плоскости торцов емкостных электродов на расстоянии 1-3 величины радиального междуэлектродного промежутка.

Опытно-лабораторная реализация предлагаемого способа была осуществлена в ФГУП «НИИЭМП» на макетах вакуумных конденсаторов с керамическим корпусом на максимальную емкость 750 пФ, номинальным напряжением 5 кВ с междуэлектродным радиальным зазором 0,5 мм. Использовался плоский фальшпакет. Отмечено увеличение электрической прочности конденсатора, собранного из смежных обработанных с помощью фальшпакетов, по сравнению с изготовлением конденсаторов по принятому технологическому процессу, на 30% и уменьшение токов утечки в 5÷10 раз.

На поверхности фальшпакета отмечены концентрические круги распыленной меди.

Лабораторные исследования и экспериментальные испытания показывают достигаемый технический результат настоящего изобретения, выраженный в положительном эффекте - повышении электрической прочности конденсатора и уменьшении токов утечки.

Использование предлагаемого способа, заключающегося в предварительной до сборки тренировке электродов пробоями в вакууме, возможно при изготовлении других вакуумных высоковольтных приборов - генераторных ламп, коммутирующих устройств и т.д., с целью повышения их электрической прочности и уменьшения токов утечки.

Литература

1 В.П.Буц, М.Т.Железнов, М.М.Юринов. Вакуумные конденсаторы. Л.: «Энергия», 1971 г., стр.103-106.

2 Н.В.Черепнин. Сорбционные явления в вакуумной технике. М.: «Советское радио», 1973 г., стр.269-279.

3 И.Н.Сливков. Электроизоляция и разряд в вакууме. Москва: Атомиздат, 1972 г., стр.262-27.

Изобретение относится к области производства электрических вакуумных конденсаторов (ВК). Техническим результатом является повышение электрической прочности и уменьшение токов утечки вакуумных конденсаторов. Согласно изобретению способ изготовления ВК включает сборку и пайку смежных пакетов цилиндрических коаксиальных емкостных электродов, высоковольтную тренировку пробоями в вакуумной камере с помощью фальшпакета, устанавливаемого соосно с основным и повторяющего геометрию и размеры смежного пакета, или плоского фальшпакета в виде электрода, располагаемого параллельно плоскости торцов емкостных электродов на расстоянии, равном 1-3 величины радиального междуэлектродного промежутка. Электроды фальшпакета выполнены из материала, более прочного, чем материал емкостного электрода, способного адсорбировать продукты распыления емкостных электродов и первичные микрочастицы. Эта предварительная до сборки высоковольтная тренировка пробоями производится напряжением, равным 1,5-2 номинального напряжения конденсатора, по методике, принятой для тренировки конденсаторов. После проведения предварительной обработки пробоями пакетов электродов производят их сборку в емкостной блок с помощью цилиндрического изоляционного корпуса, высокотемпературную вакуумную обработку на откачном посту, студку конденсатора, высоковольтную тренировку электрическими пробоями и отпай с откачного поста. 2 ил.

Способ изготовления вакуумных конденсаторов, включающий сборку и пайку смежных пакетов цилиндрических коаксиальных емкостных электродов, сборку их в емкостной блок с помощью цилиндрического изоляционного корпуса, высокотемпературную вакуумную обработку на откачном посту, студку конденсатора, высоковольтную тренировку электрическими пробоями и отпай с откачного поста, отличающийся тем, что после пайки пакетов емкостных электродов каждый из них подвергают высоковольтной тренировке пробоями в вакуумной камере с помощью фальшпакета, устанавливаемого соосно с основным и повторяющего геометрию и размеры смежного пакета или плоского фальшпакета в виде электрода, располагаемого параллельно плоскости торцов емкостных электродов на расстоянии 1-3 величины радиального междуэлектродного промежутка, электроды которого выполнены из материала более прочного, чем материал емкостного электрода, и способного адсорбировать продукты распыления емкостных электродов и первичные микрочастицы напряжением, равным 1,5-2 номинального напряжения конденсатора, по методике, принятой для тренировки конденсаторов.