КОНДЕНСАТОР Советский патент 1995 года по МПК H01G4/22 

Описание патента на изобретение SU1318105A1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электрическим конденсаторам, и может быть использовано при создании высоковольтных импульсных конденсаторов для емкостных накопителей электрической энергии генераторов импульсных токов.

Целью изобретения является повышение напряжения пробоя конденсатора.

На фиг. 1 изображен предлагаемый конденсатор, поперечный разрез; на фиг. 2 - край конденсатора в начале и конце намотки, поперечный разрез; на фиг. 3 - край конденсатора в середине намотки, поперечный разрез; на фиг. 4 - график зависимости удельной запасаемой энергии конденсатора от отношения толщины комбинированного электрода к толщине пропитанного диэлектрика для случая, приведенного на фиг. 2; на фиг. 5 - график зависимости удельной запасаемой энергии конденсатора от отношения толщины комбинированного электрода к толщине пропитанного диэлектрика для случая, приведенного на фиг. 3.

Предлагаемый конденсатор содержит пропитанный пленочный диэлектрик 1 и комбинированные электроды, включающие фольговые алюминиевые обкладки 2, на обеих сторонах которых размещены слои металла 3.

Увеличение напряжения начала пробоя конденсатора достигается тем, что слои металла 3 размещены непосредственно на обеих сторонах фольговых обкладок 2, что, с одной стороны, автоматически исключает сдвиг краев с слоев металла относительно краев фольговых обкладок, а с другой стороны, значительно улучшает качество поверхности фольговых обкладок, так как уменьшается общее количество и высота отдельных микровыступов, являющихся центрами усиления напряженности электрического поля и возникновения частичных разрядов.

Исключение сдвига краев слоев металла относительно краев фольговых обкладок приводит к тому, что напряженность электрического поля у краев слоев металла автоматически принимает значение напряженности электрического поля у краев фольговых обкладок, которое значительно меньше напряженности электрического поля у краев слоев металла.

Уменьшение напряженности электрического поля у краев обкладок приводит к тому, что интенсивность частичных разрядов разрушающих диэлектрик конденсатора, уменьшается, а напряжение начала пробоя увеличивается.

Выполнение слоев металла (например, вольфрама, никеля, платины) с более высокой работой выхода электронов, чем у алюминия, существенно увеличивает напряжение начала пробоя конденсатора, которое находится в прямой зависимости от величины работы выхода электронов из металла обкладок.

Увеличение отношения толщины обкладки к толщине диэлектрика приводит, с одной стороны, к неуклонному увеличению напряженности (напряжения) начала возникновения разрядов в конденсаторе, а, с другой стороны, к увеличению расхода металла на обкладки, т.е., увеличение отношения толщины обкладки к толщине диэлектрика технико-экономически оправдано лишь до некоторого оптимального значения, лежащего в пределах 0,225-0,35.

Сущность изобретения поясняется следующими выкладками.

Напряжение начала частичных разрядов в конденсаторе
Vн = Ен ˙ d, (1) где Ен - напряженность начала частичных разрядов,
d - толщина пропитанного диэлектрика.

Зависимости напряженности начала частичных разрядов от величины параметров n1 и n2, равных отношению толщины обкладки (do) к толщине диэлектрика (d), для двух возможных случаев (фиг. 2-3) имеют вид
E~ ; a = [(1+n1) + (2)
E~ (3)
В табл. 1 приведены результаты расчетов по зависимостям (2) и (3).

Для слоев металла величина параметров n1(n2) составляет порядка 10-3, а у фольговых обкладок порядка 10-1. Из табл. 1 следует, что напряженность (напряжение) начала пробоя конденсатора с фольговыми обкладками в 1,9-2,1 раза выше напряженности (напряжения) начала пробоя конденсатора со слоями металла.

Удельная запасаемая энергия активного объема конденсатора
WУД~ E2p

, (4) где n - отношение толщины обкладки (do) к толщине диэлектрика (d) для случая на фиг. 2 n = n1, а для случая на фиг. 3 n = n2;
Ер - допустимая рабочая напряженность, пропорциональная в первом приближении напряженности начала разрядов (Ен).

С учетом (2), (3) зависимости (4) удельной запасаемой энергии активного объема конденсатора от величины n1 и n2 имеют вид
W~ ; (5)
W~ (6)
Результаты расчетов по формулам (5) и (6) приведены в табл. 2 и представлены на фиг. 4 и 5.

Анализ табл. 2 (фиг. 4 и 5) показывает, что существуют такие значения n1опт = 0,225 и n2опт = 0,35, при которых удельная запасаемая энергия активного объема конденсатора максимальна.

Из табл. 1 следует, что предлагаемый конденсатор (n = 0,255) по сравнению с прототипом (n = 10-3) имеет более, чем в 1,9 раза, выше напряжение (напряженность) начала пробоя. Кроме того, в случае применения в предлагаемом конденсаторе слоев металла из вольфрама, никеля или платины, работа выхода электронов у которых составляет 5-6 эВ, напряжение начала пробоя конденсатора увеличивается по сравнению с прототипом (у алюминия работа выхода электронов - 4,25 эВ) на 17-41%.

С увеличением напряжения начала пробоя (ионизации) конденсатора интенсивность ионизационных процессов (частичных разрядов) и скорость разрушения пленочного диэлектрика уменьшаются, а срок службы конденсатора, следовательно, увеличивается.

Похожие патенты SU1318105A1

название год авторы номер документа
Высоковольтный импульсный конденсатор 1981
  • Титов Михаил Николаевич
  • Иванов Анатолий Григорьевич
  • Долженко Анатолий Сергеевич
SU995137A1
Электрический конденсатор 1991
  • Тур Анатолий Николаевич
SU1812566A1
КОНДЕНСАТОР 1989
  • Титов М.Н.
SU1646430A1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНДЕНСАТОРА РУЛОННОГО ТИПА И ЭПОКСИДНЫЙ КОМПАУНД ДЛЯ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ 1988
  • Браташ Е.А.
  • Ершова В.М.
  • Наймарк Э.А.
  • Свиридова М.И.
SU1609345A1
СВЕЧА ЗАЖИГАНИЯ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ 2004
  • Монич Антон Евгеньевич
  • Монич Евгений Анатольевич
RU2273082C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СТАБИЛЬНОГО КОНДЕНСАТОРА С ДИЭЛЕКТРИКОМ ИЗ ПОЛИПРОПИЛЕНОВОЙ ПЛЕНКИ 2007
  • Соковишин Алексей Владимирович
  • Якимова Ольга Михайловна
  • Свиридова Мария Ивановна
  • Митрошкова Надежда Владимировна
  • Невский Роман Евгеньевич
RU2340029C1
Электрический конденсатор 1979
  • Шафоростов Владимир Яковлевич
  • Скибина Светлана Павловна
  • Данилова Наталья Николаевна
SU886076A1
ПЛЕНОЧНЫЙ КОНДЕНСАТОР 2008
  • Галушко Владимир Сергеевич
  • Осипов Андрей Михайлович
RU2367046C1
Способ изготовления тонкопленочных конденсаторов 1979
  • Галушко Владимир Сергеевич
  • Романов Вадим Леонидович
SU960981A1
КОНДЕНСАТОР С ПЛЕНОЧНЫМ ДИЭЛЕКТРИКОМ 1986
  • Титов М.Н.
SU1452383A1

Иллюстрации к изобретению SU 1 318 105 A1

Реферат патента 1995 года КОНДЕНСАТОР

Изобретение относится к области электротехники. Цель - повышение напряжения пробоя конденсатора. Конденсатор имеет пропитанный пленочный диэлектрик (ППД) 1 и комбинированные электроды (КЭ) в виде алюминиевых фольговых обкладок (АФО) 2 и слоев металла 3. Для достижения цели слои металла 3 размещены непосредственно на обеих сторонах АФО 2, причем толщина КЭ do и толщина ППД 1 d связаны соотношением do= (0,225 - 0,350)d . Изобретение может быть использовано при создании высоковольтных импульсных конденсаторов для емкостных накопителей электрической энергии генераторов импульсных токов. 2 табл. 5 ил.

Формула изобретения SU 1 318 105 A1

КОНДЕНСАТОР, содержащий комбинированные электроды, каждый из которых состоит из слоя металла и алюминиевой фольговой обкладки, и размещенный между ними пропитанный пленочный диэлектрик, отличающийся тем, что, с целью повышения напряженности пробоя, он снабжен дополнительными слоями металла, при этом каждый из слоев металла размещен непосредственно на алюминиевой фольговой обкладке, а каждый из дополнительных слоев металла размещен на ее противоположной стороне соответственно, при этом все слои металла выполнены из металла с работой выхода, превышающей работу выхода алюминия, причем толщина комбинированного электрода и толщина пленочного диэлектрика связаны следующим соотношением:
d0 = (0,255 - 0,35)d,
где d0 - толщина комбинированного электрода, м,
d - толщина пленочного диэлектрика, м.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года SU1318105A1

Патент США N 4131931, кл
Способ получения продуктов уплотнения фенолов с альдегидами 1920
  • Петров Г.С.
SU361A1

SU 1 318 105 A1

Авторы

Титов М.Н.

Даты

1995-02-20Публикация

1985-10-08Подача