БЛОК СУХИХ КОНДЕНСАТОРОВ

Полезная модель относится к области электротехнических устройств, а именно, к конструкциям блоков элементов, предназначенных для использования в устройствах питания различных электротермических установок в схемах настройки контуров в резонанс, например - в индукционных нагревательных установках для нагрева заготовок перед пластической деформацией в кузнечно-прессовом производстве или установках для термообработки.
Известно, что в настоящее время в индукционных нагревательных установках применяются, как правило, маслонаполненные водоохлаждаемые конденсаторы [1] Эти конденсаторы, по сути, являются блоками первичных элементов-конденсаторов. Такой блок состоит из герметичного кожуха, в котором размещены отдельные первичные элементы-конденсаторы, электрически соединенные между собой в блок по заданной схеме. Пространство между первичными элементами-конденсаторами для снижения уровня потерь заполнено маслом. Для работы этот блок требует принудительного охлаждения - используется водяное охлаждение. Сверху кожух герметично закрыт крышкой, через которую проходят электрические выводы.
Недостатками такой конструкции являются практическая невозможность замены вышедших из строя отдельных первичных элементов-конденсаторов, то есть при выходе из строя отдельного элемента весь блок становится непригодным. Система водяного охлаждения усложняет конструкцию и, следовательно, снижает надежность; увеличивает габариты блока, а большие затраты на воду удорожают эксплуатацию.
Известно устройство, в котором сухие аккумуляторные батареи (отдельные первичные электрические элементы) собраны в компактный блок при помощи разъемного устройства [2] (прототип). Такой принцип построения блока может использоваться и для построения блоков других подобных отдельных первичных элементов, в том числе - сухих конденсаторов для электротермических установок. Это устройство состоит из днища, боковых стенок и внутренних перегородок. Днище и боковые стенки образуют контейнер, в который вставляется блок. Внутренние перегородки образуют ячейки для установки первичных элементов и выполнены в виде съемных, подвижных проставок, располагающихся с противоположных сторон блока первичных элементов. С внутренней стороны проставки имеют разделительные выступы, расстояние между которыми соответствуют размерам одного первичного элемента; также проставки имеют нижние выступы, опирающиеся
на днище и служащие опорой для первичных элементов. Первичные элементы в блоке располагаются в ряды, расположенные ярусами друг над другом.
Недостатками такого решения является недостаточная простота (удобство) удаления отдельного первичного элемента, достаточная сложность электрического соединения первичных элементов в блок по различным схемам, затрудненность вентиляции конструкции - все элементы конструкции находятся в закрытом контейнере, а части проставок между элементами - сплошные
Задача, решаемая предлагаемой полезной моделью - создание конструкции блока сухих конденсаторов, позволяющей легкий монтаж, возможность простой и быстрой замены отдельных дефектных первичных элементов блока.
Достигаемый технический эффект - простота конструкции, высокая технологичность изготовления и вследствие этого - повышение надежности функционирования, простота замены отдельного дефектного конденсатора, простота реализации в одном блоке большого числа разных схем электрических соединений отдельных конденсаторов; возможность построить блок под заданные габариты; обеспечение достаточно эффективной вентиляции блока.
Эффект достигается благодаря тому, что блок сухих конденсаторов, в котором конденсаторы расположены в ряды ярусами друг над другом, состоит, по меньшей мере, из двух, расположенных с зазором и механически соединенных между собой ярусов, каждый из которых состоит из электропроводящего основания и верхней электроизолирующей пластины, между которыми расположены конденсаторы, выводы которых проходят через отверстия в основании и верхней пластине, при этом расположенные в зазоре между ярусами выводы конденсаторов и основание верхнего яруса электрически соединены между собой по заданной электрической схеме, а также с внешней стороны нижнего яруса его основание и выводы конденсаторов электрически соединены между собой по заданной электрической схеме, кроме того основание нижнего яруса с внешней стороны имеет опорные установочные элементы, высота которых превышает размер габаритов выступающих из основания выводов конденсаторов, а основание каждого яруса электрически соединено с токопроводящей шиной.
Если в блоке между торцами конденсаторов и основаниями и/или верхними пластинами ярусов расположить прокладки из электроизолирующего упругого материала, тогда, плюс к основному эффекту, достигается дополнительное упрочнение.
Если отдельные электропроводящие шины каждого яруса расположены вертикально с противоположных сторон блока, то упрощается установка блока. Электропроводящее основание, по крайней мере одного яруса, по крайней мере с двух сторон, может быть выполнено с бортами жесткости, что упрочняет конструкцию и сборку блока.
Механическое соединение ярусов в блок может быть выполнено при помощи болтовых стяжек, шпильки которых проходят насквозь через основания и верхние пластины ярусов, а зазор между ярусами - образован при помощи прокладок из электроизолирующего материала, одновременно фиксирующих положение шпилек болтовых стяжек - это оптимальный вариант выполнения.
Предлагаемая полезная модель является новой, так как в настоящее время не известны решения, характеризуемые приведенной совокупностью признаков.
Отличиями заявляемого устройства являются новое взаимное расположение первичных элементов блока и новая конструкция сборки их в блок.
Технический эффект достигается за счет конструктивных отличий, что видно из рассмотрения сущности решения.
Сущность решения заключается в том, что предлагаемая конструкция блока конденсаторов очевидно очень проста - это существенно облегчает процесс сборки. Минимум конструктивных элементов повышает надежность функционирования. Взаимное расположение всех элементов обеспечивает простоту замены отдельного дефектного конденсатора, простоту реализации в одном блоке большого числа разных схем электрических соединений отдельных конденсаторов. Прозрачность конструкции обеспечивает хорошую вентиляцию. Конструкция позволяет варьировать габариты всего блока и тем самым -
возможность построить блок под заданные габариты установочного места. Возможность варьировать габаритные размеры блока позволяет изготовить блоки для замены маслонаполненных водоохлаждаемых блоков конденсаторов в существующих электротермических установках.
Промышленная применимость и использование предлагаемой полезной модели очевидны, так как она легко реализуется в промышленных условиях из доступных составляющих.
Предлагаемая полезная модель раскрывается на примере блока сухих конденсаторов, предназначенного для использования в среднечастотных генераторах установок индукционного нагрева в схемах настройки контуров в резонанс и представленного на фиг.1, где:
1, 2 - первый и второй ярусы,
3 - зазор между ярусами,
4 - задающая зазор прокладка,
5 - электропроводящее основание яруса,
6 - борта жесткости основания,
7 - верхняя пластина яруса из неэлектропроводящего материала,
8 - конденсаторы.
9 - выводы конденсаторов,
10 - отверстия для выводов конденсаторов,
11 - торцы конденсаторов,
12 - неэлектропроводящие прокладки между торцами конденсаторов и основанием и верхней пластиной,
13 - опорные установочные элементы,
14, 15 - электропроводящие шины соответственно верхнего и нижнего ярусов,
16 - болтовая стяжка,
17 - шпильки болтовых стяжек 16.
Представленный блок состоит из восьми конденсаторов 8, установленных в каждом ярусе 1 и 2 по 4 штуки в ряд на нижних электропроводящих основаниях 5. Зазор 3 между ярусами 1 и 2 задан прокладкой 4. Ряд конденсаторов на основаниях 5 огражден бортами жесткости 6. Верхняя
пластина 7 и основание 5 прилегают к торцам конденсаторов 11; выводы 9 конденсаторов 8 проходят в отверстия 10 основания 5 и верхней пластины 7. Основания 5 и верхние пластины 7 стянуты с помощью болтовых стяжек 16, шпильки 17 которых проходят сквозь них, при этом конденсаторы 8 оказываются зажатыми в нужном положении, а оба яруса образуют блок. К внешней стороне нижнего яруса 2 прикреплены опорные установочные элементы 13, высота которых больше высоты монтажа электрических соединений, что обеспечивает изоляцию всего блока от поверхности, на которой устанавливается блок. Шины 14,15 расположены вертикально, приварены к основаниям 5 уровней 1 и 2 с противоположных сторон блока.
Примером конкретного выполнения может служить блок конденсаторов КБСП прошедший опытную эксплуатацию и принятый к дальнейшему использованию в источниках питания индукционных нагревательных установок, разрабатываемых и изготавливаемых ФГУП ВНИИТВЧ. Блок предназначен для настройки нагрузочного контура в резонанс для повышения коэффициента мощности на частотах тока от 1,0 до 10,0 кГц. Конструкция соответствует фиг.1. Такой блок составлен из сухих пленочных пропиленовых конденсаторов типа К78-20, выполненных в цилиндрических корпусах из полимерных материалов, высотой 140 см. Конденсаторы имеют пластинчатые выводы с отверстием под болт M12.
В этом блоке основания ярусов 5 выполнены из меди; верхние пластины 7 - из стеклотекстолита толщиной 15 мм. Конденсаторы установлены по 4 в ряд в два яруса. Стяжки 16, шпильки 17 которых выполнены из электроизолирующего материала, зажимают конденсаторы в нужном положении. Прокладка 4, задающая зазор 3, выполнена из эбонита или стеклотекстолита и имеет по сторонам, прилегающим к шпилькам 17, выемки соответствующие профилю шпилек и плотно прилегает к ним, жестко фиксируя их положение. Отверстия 10 в электропроводящих основаниях 5 для прохода выводов 9 конденсаторов получены вырубкой окна с трех сторон и отгибом вырубленной части с образованием сквозного отверстия и одновременно образованием из отогнутой части шины для электрических соединений. Токоведущие шины блока 14, 15 имеют на концах два отверстия диаметром 13 мм для подсоединения гибких токоподводов.
Работает предлагаемый блок так же, как и другие известные блоки подобного назначения в подобных электрических схемах.
Источники:
1. Конденсаторы электротермические. Техническое описание. ЖИУК.673210.007ТО. -Усть-Каменогорский конденсаторный завод, 2001. 2. Патент RU 16804U, МПК Н01М 2/02, B60R 16/04, oп. 10.02.2001 Устройство для размещения блока аккумуляторных батарей.