Устройство для испытания высоковольтной изоляции на электрическую прочность Советский патент 1990 года по МПК G01R31/14 

Изобретение относится к техник высоких напряжений и может быть использовано для испытаний изоляционных материалов и изделий на электрическую прочность высоким пульсирующим или переменным напряжением в широком диапазоне частот, включая высокие частоты, а также высоким постоянным напряжением.10

Целью изобретения является расширение области применения путем повы- шения частоты переменной составляющей испытательного напряжения до 20 кГц и предотвращения взрыва испытываемого объекта после пробоя его изоляции путем уменьшения выделения энергии в канале пробоя.

На фиг.1 изображена структурная 20 схема предлагаемого устройства; на фиг.2 - эквивалентная схема устройства для постоянной составляющей испытательного напряжения; на фиг.З - то же, для переменной составляющей тательного напряжения.

Устройство для испытания высоковольтной изоляции на электрическую прочность содержит источник 1 высокого выпрямленного напряжения, первый п выход которого заземлен, а второй выход подключен к токоограничивающему резистору 2. Между выходами источни- ка 1 включен фильтрующий конденсатор 3. Устройство также содержит источник 4 высокого напряжения, имеющий в своем составе изолирующий трансформатор 5 с изоляцией между обмотками на напряжение источника I и с коэффициентом трансформации, равным i . Пер- 4Q вичная обмотка этого трансформатора предназначена для подклишения к питающей сети с напряжением промышленной части. Устройство также имеет специальную эквипотенциальную шину 6, дс усилитель 7 мощности с подключенным задающим генератором 8 переменного напряжения частотой до 20 кГц, а также высоковольтный трансформатор 9, выполненный высокочастотным, шунтирующий конденсатор 10 и объект 1 1 испытания.

Вторичная обмотка изолирующего трансформатора 5 подключена к входам питания задающего генератора 8 и усилителя 7 Мощности. Выходы последнего подключены к первичной обмотке высоковольтного трансформатора 9. Вторичная высоковольтная обмотка трансЛор35

0

0 5

п Q с

5

матора 9 образует с токоограничиваю- щим резисторам 2 последовательную цепь: первым своим выводом она подключена к токоограничивающему резистору 2, а вторым выводом - к испытуемому объекту.

В месте соединения указанной об-- мотки и токоограничивающего резистора 2 подключена одна обкладка шунтирующего конденсатора 10, другая обкладка которого заземлена.

Кроме того, первые выводы первичной обмотки высоковольтного трансЛор- матора 9 и вторичной обмотки изолирующего трансформатора 5 соединены шиной 6 с первым выводом вторичной обмотки высоковольтно- чго трансформатора 9 в месте ее подключения к токоограничивающему резистору 2. К той же шине 6 подключены корпуса усилителя 7, задающего генератора 8 и магнитопроводов транссЬор маторов 5 и 9.

Для проведения испытания объект 1 1 подключают между вторичной обмоткой высоковольтного трансформатора 9 и землей.

Устройство работает следующим образом.

В установившемся режиме работы фильтрующий конденсатор 3 и шунтирующий конденсатор 10 заряжены до величины испытательного напряжения, которое полностью прикладывается к испытуемому объекту. При испытании изоля- иии высоким постоянным напряжением основным параметром является его активная проводимость. Поэтому в схеме на Фиг.2 испытуемый объект заменен активным сопротивлением 12 бесконеи- но большой величины. Током в цепи можно пренебречь. Показанный на Лиг,2 резистор 13 представляет собой активное сопротивление вторичной обмотки трансформатора 9.

При нарушении электрической прочности объекта испытания через канал пробоя разражаются фильтрующий конденсатор 3 и шунтирующий конденсатор 10. Разрядный ток через объект испытания должен быть ограничен. Фильтрующий конденсатор 3 имеет значительную величину, поэтому в цепь его разряда включен токоограничивающий зистор 2. В цепи разряда шунтирующего конденсатора 10 токоограничивающего резистора нет, поэтому конденсатор 10 должен иметь незначительную вели515

чину, т.е. емкость конденсатора ГО должна быть по меш той мере на порядок меньше емкости конденсатора 3. Этим ограничивается выделение энергии в канале пробоя и предотвращается взрыв объекта.

На фиг.З изображена эквивалентная схема непитательной цепи для переменной составляющей испытательного на- пряжения. При испытании изоляционного материала высоким переменным напряжением высокой частоты существенное значение имеет емкость объекта испытаний, поэтому объект представлен конденсатором 14. Источник 4 со СВОЕМ внутренним сопротивлением показан на схеме элементом 15. В установившемся режиме конденсатор 10 шунтирует то- коограничивающий резистор 2 и конден- сатор 3, так как обладает значительно меньшим по сравнению с резистором 2 сопротивлением. Путь прохождения тока в цепи замыкается через шунтирующий конденсатор 10 и конденсатор 14. Для того, чтобы испытательное высокое переменное напряжение полностью прикладывалось к объекту испытаний, шунтирующий конденсатор 10 должен иметь емкость, по меньшей мере, на порядок превышающую емкость объекта испытаний (конденсатора 14).

При нарушении электрической прочности объекта испытаний ток от источника высокого напряжения переменного ограничивается внутренним сопротивлением самого источника, емкостным сопротивлением0 шунтирующего конденсатора 10 и остаточным сопротивлением объекта испытаний.

С учетом изложенного устройство для испытания изоляционного материала на электрическую прочность выполнено так, что шунтирующий конденсатор 10 имеет емкость, по меньшей мере, на порядок меньше емкости фильтрующего конденсатора 3 и, по меньшей мере, на порядок больше емкости оёъекта испытаний.

Так образом, установка нормально работает при любых уровнях постоянной и переменной составляющих и при частоте последней до 20 кГц. Для установки нормальными являются два режима: до пробоя испытываемого объекта и после его пробоя.

Применение предлагаемого устройст-. ва для испытания высоковольтной изоляции на электрическую прочность поз-г

-

5 0 5 0

д

0 с

5

волит расширить номенклатуру подлежащих исследованиям типо, и конструкций высоковольтной изоляции и используемых в ней материалов. Повышение частоты переменной составляющей испытательного напряжения позволяет исследовать конструкции высоковольтной изоляции и сами изоляционные материалы, предназначенные для устройств с пульсациями напряжения на высоких частотах, создавая рациональные электроизоляционные конструкции, благодаря чему значительно снижаются массо- габаритные показатели высоковольтных устройств преобразовательной техники и повышается их надежность.

Формула изобретения

Устройство для испытания высоковольтной изоляции на .электрическую прочность, содержащее источник высокого выпрямленного напряжения, первый выход которого заземлен и соединен с первым выходом объекта испытаний и с первой обкладкой фильтрующего конденсатора, вторая обкладка которого соединена с вторым выходом источника высокого выпрямленного напряжения, источник высокого переменного напряжения с изолирующим трансформатором и высоковольтным трансформатором, причем первичная обмотка изолирующего трансформатора соединена с питающей сетью, а первый вывод вторичной обмотки изолирующего трансформатора соединен с эквипотенциальной шиной, с которой соединены магнитопровод и первые выводы первичной и вторичной обмоток высоковольтного трансформатора, отличающееся тем, что, с целью расширения области применения, в него дополнительно введены токоограничивающий резистор, усилитель мощности, задающий генератор переменного напряжения и шунтирующий конденсатор, первая обкладка которого заземлена, а вторая обкладка соединена с первым выводом вторичной обмотки высоковольтного трансформатора и первым вьюодом токоограничивагощего резистора, второй вывод которого соединен с второй обкладкой Фильтрующего конденсатора, причем первый и второй выводы вторичной обмотки изолирующего трансформатора соединены соответственно с первым и вторым входами пита- , ния усилителя мощности и задающего

генератора переменного напряжения, выход которого соединен с управляющим входом усилителя мощности, первый И второй выходы которого соединены соответственно с первым и вторым выводами первичной обмотки высоковольтного трансформатора, второй вывод

вторичной обмотки которого соединен с вторым выводом объекта испытаний, а корпусы усилителя мощности, задающего генератора переменного напряжения с частотой до 20 кГц и магнитопровод изолирующего трансформатора соединены с эквипотенциальной шиной.

Изобретение относится к технике высоких напряжений и может быть использовано для испытаний изоляционных материалов и изделий на электрическую прочность. Цель изобретения - расширение области использования путем повышения ччастоты переменной составляющей испытательного напряжения до 20 кГц и предотвращения взрыва испытываемого объекта после пробоя его изоляции за счет уменьшения выделения энергии в канале пробоя. Устройство содержит источник 1 высокого выпрямленного напряжения, токоограничивающий резистор 2, фильтрующий конденсатор 3, источник 4 высокого переменного напряжения, состоящий из изолирующего трансформатора 5, эквипотенциальной шины 6, усилителя 7 мощности, задающего генератора 8 переменного напряжения с частотой до 20 кГц, высоковольтного трансформатора 9, а также шунтирующий конденсатор 10 и объект 11 испытаний. За счет токоограничиваающего резистора 2, шунтирующего конденсатора 10, выполнения источника 4 высокого переменного напряжения с задающим генератором 8 переменного напряжения и усилителем 7 мощности и их соединения с эквипотенциальной шиной 6, а также связей между блоками устройства обеспечивается подача независимо регулируемых постоянной и переменной составляющих испытательного напряжения и предотвращение взрыва объекта после пробоя изоляции. 3 ил.

5

ю

сюЮ

/vrtr