ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ РЕЗИСТОР

Полезная модель относится к электротехнике, в частности, к жидкостным резисторам, и может быть использована в нагрузочных устройствах для испытания мощных высоковольтных источников электрической энергии.
Известен жидкостной проточный реостат, содержащий проводящий цилиндрический корпус со штуцерами, заполненный проточной рабочей жидкостью, электроизоляторы, выполненные в виде фланцев корпуса, через центральные отверстия которых внутри корпуса проходит трубчатый элемент, составленный из электропроводной части, являющейся внутренним электродом, и неэлектропроводной части [1]. Для использования при высоком напряжении (десятки киловольт) аналог должен иметь достаточную электропрочность рабочей жидкости. Для этого корпус аналога должен иметь большой радиус (примерно 1 м). Необходим также большой расход рабочей жидкости. Отсюда следует, что главные недостатки аналога - большие масса и габариты.
Наиболее близким по технической сущности и конструктивному выполнению к заявляемому является высоковольтный резистор, содержащий первый и второй изоляционные каналы в виде гибких труб, высоковольтный электрод с полостью, к которой присоединены изоляционные каналы, заполненные проточной рабочей жидкостью, и электроды с потенциалом земли, закрепленные на свободных концах изоляционных каналов [2]. Недостатками прототипа являются сложность конструкции, и высокая стоимость из-за параллельного включения двух идентичных изоляционных каналов удвоенной длины и двойного сопротивления относительно требуемого номинального сопротивления нагрузки, а также отсутствие регулировки сопротивления. Регулировка сопротивления необходима при эксплуатации резистора, например, для изменения режима работы испытываемой аппаратуры или для компенсации изменения сопротивления при изменении температуры проточной
рабочей жидкости, что сложно осуществить в изогнутых сдвоенных изоляционных каналах прототипа.
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежами (фиг.1, фиг.2) и заключается в следующем.
Высоковольтный резистор содержит изоляционный канал 1, изоляционный канал 2 в виде гибкой трубы, высоковольтный электрод 3 с полостью 4, к которой присоединены изоляционные каналы 1 и 2, заполненные проточной рабочей жидкостью 5. На свободных концах изоляционных каналов 1 и 2 закреплены электроды с потенциалом земли 6 и 7. Изоляционный канал 1 выполнен в виде жесткой трубы, в которую введены подвижный электрод 8 с зазором относительно ее стенок, а также проводящий шток 9, соединенный с подвижным электродом 8. Высоковольтный электрод 3 выполнен в виде фланца жесткой трубы с выведенным в сторону штуцером 10. Фланец снабжен сальником 11, через который пропущен. шток 9, электрически соединенный с высоковольтным электродом 3. Соотношение длин и поперечных сечений жесткой и гибкой труб выполнено таким образом, что электрическое сопротивление рабочей жидкости в изоляционном канале 2 больше, чем в изоляционном канале 1 не менее чем на порядок. Электроды 3, б и 7 имеют клеммные зажимы 12 для внешнего подключения высоковольтного резистора. Шток 9 соединен с электродом 3 при помощи провода 13с наконечниками.
Электрод с потенциалом земли 6 изоляционного канала 1 может быть выполнен в виде фланца жесткой трубы с сальником 14 и со штуцером 15 Дополнительно в этот канал могут быть введены подвижный электрод 16 с зазором относительно стенок трубы и проводящий шток 17, соединенный с подвижным электродом 16. Шток 17 пропущен через сальник 14 электрода с потенциалом земли 6 и электрически соединен с последним.
Подвижные электроды 8 и 16 выполнены в виде тела вращения с закругленными кромками. В месте соединения каждого из них со штоками 9 и 17 дополнительно введена изоляционная крестовина 18, направленная концами
к стенкам трубы. Длина концов каждой крестовины 18 меньше внутреннего радиуса трубы и больше радиуса подвижных электродов 8 и 16.
Сальники 11 и 14 фланцев могут быть снабжены зажимами 19. Жесткая труба изоляционного канала 1 может быть выполнена из стеклотекстолита, пропитанного эпоксидным компаундом или из прозрачного материала, например, стекла и помещен в контейнер из сетки 20.
В рабочем состоянии высоковольтный резистор через клеммные зажимы 12 соединен с мощным высоковольтным источником электрической энергии. Через его электроды 3,6,7 и подвижный электрод 8 сквозь проточную рабочую жидкость 5 протекает электрический ток. В качестве проточной рабочей жидкости 5 может использоваться вода, поступающая из водопровода. Водопроводная вода является слабым электролитом. Она проводит электрический ток, но имеет достаточно высокое удельное электрическое сопротивление. Сопротивление столба воды высотой около 1 м и диаметром несколько сантиметров составляет десятки килоом. Движение рабочей жидкости между электродами позволяет отводить мощность в десятки киловатт. Протекающий через резистор электрический ток распределяется между соединенными подвижным электродом 8 и высоковольтным электродом 3. При помощи подвижного электрода 8 изменяется высота столба жидкости между ним и электродом 6, благодаря чему изменяется сопротивление резистора. Общее сопротивление резистора равно сопротивлению параллельно включенных изоляционных каналов 1 и 2. Поскольку регулируется сопротивление изоляционного канала 1, то выбор соотношения длин и поперечных сечений труб практически исключает влияние изоляционного канала 2 на сопротивление резистора, так как его сопротивление больше изоляционного канала 1 не менее чем на порядок. Изоляционный канал 2 обеспечивает развязку между высоковольтным электродом и землей, он может быть выполнен из стандартного длинного дюритового шланга. Градиенты напряжения в нем малы и надежно обеспечивают электрическую прочность канала.
Введение дополнительного подвижного электрода 16 с проводящим штоком 17, соединенным с электродом 6, обеспечивает увеличение диапазона регулировки резистора.
Выполнение подвижных электродов 8 и 16 в виде тела вращения (цилиндра, шара, комбинации шара с конусом и т.д.) с закругленными кромками снижает локальную неоднородность напряженности электрического поля, что исключает возможность электрических разрядов в рабочей жидкости 5. Изоляционная крестовина 18 защищает стенки изоляционного канала 1 от ударов по ним подвижных электродов 8 и 16, возможных при динамических процессах в резисторе. Зажимы 19 сальников предотвращают протекание рабочей жидкости через сальники 11, 14, особенно в интервалах между регулировками сопротивления путем перемещения штоков 9 и 17, что обеспечивает повышение надежности резистора. Кроме того, сальники 11 и 14 фиксируют рабочее положение дополнительных электродов 8 и 16.
Выполнение трубы изоляционного канала 1 из стеклотекстолита, пропитанного эпоксидным компаундом, обеспечивает высокую надежность резистора. Жесткая труба может быть выполнена из прозрачного материала, например, стекла или оргстекла, и помещена в контейнер из сетки 20. Это позволяет визуально контролировать процесс внутри резистора (пузырьки воздуха, взвешенные частицы и искрение в жидкости) при обеспечении безопасности эксплуатации.
Кроме того, резистор имеет повышенную надежность, поскольку в изоляционном канале 2 рассеивается меньшая мощность, чем в изоляционном канале 1.
Высоковольтный резистор изготовлен, прошел испытания и метрологическую аттестацию. Он рекомендован к использованию при испытаниях мощных высоковольтных источников электроэнергии.
Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки:
[1] АС СССР №391614, М. кл. Н 01 С 11/00, 1973.
[2] AC CCP №781984, М. кл. Н 01 С 11/00, 1980.