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 высоковольтный резистор, содержащий корпус, заполненный изоляционной средой с размещенным в нем диэлектрическим цилиндром, на поверхности которого размещены изоляционные каналы с токопроводящей жидкостью в виде двойной спирали (А.С. СССР №781984, 1980 г.). Недостатками известного устройства являются сложность конструкции, необходимость заполнения корпуса изоляционной средой в виде газа, например азота, под давлением до 5-15 атмосфер, которое должно быть сравнимым со средним давлением жидкости в изоляционных каналах для исключения их деформации, 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 проводимости рабочей жидкости, вызванной изменением температуры или солевого состава.
Известен высоковольтный резистор с регулировкой сопротивления по патенту на полезную модель №39735, 2004 г., который принят в качестве прототипа, и содержит первый и второй изоляционные каналы, высоковольтный электрод с полостью, к которой присоединены изоляционные каналы, заполненные проточной рабочей жидкостью, и электроды с потенциалом земли, закрепленные на свободных концах изоляционных каналов. Регулировка сопротивления резистора обеспечивается путем изменения длины столба рабочей жидкости за счет выполнения первого изоляционного канала в виде жесткой трубы, в которую введены подвижный электрод с зазором относительно ее стенок и проводящий шток, соединенный с подвижным электродом. Недостатком прототипа является сложность регулировки сопротивления. Чтобы оперативно изменить сопротивление нагрузки необходимо поднять или опустить электрод, находящийся под потенциалом, а для этого необходимо применить конструкцию рукоятки, обеспечивающую необходимую электропрочность. При больших напряжениях эта конструкция может быть значительных размеров. Наличие сальников и зажимов в первом изоляционном канале также не позволят оперативно менять сопротивление, так как для передвижения токопроводящего штока необходимо ослабить сальник и зажим. Кроме того, для получения высокоомной нагрузки, из-за ограниченности минимизации радиуса трубки в связи с наличием электрода внутри полости первого изоляционного канала, его длина может быть значительна. Наличие электрода в первом изоляционном канале и переменных диаметров каналов от входа рабочей жидкости к выходу увеличивает гидродинамическое сопротивление конструкции.
Задача, на решение которой направлена настоящая полезная модель, заключается в улучшении технических и эксплуатационных характеристик высоковольтного регулируемого резистора.
Технический результат, достигаемый при осуществлении настоящей полезной модели, заключается в упрощении конструкции устройства, обеспечении регулировки сопротивления резистора в процессе работы, повышении безопасности регулировки.
Задача, с достижением указанного технического результата, решается тем, что в высоковольтном резисторе, содержащем два изоляционных канала, высоковольтный электрод с полостью, к которой присоединены два изоляционных канала, заполненные проточной рабочей жидкостью, электроды с потенциалом земли, закрепленные на свободных концах изоляционных каналов, согласно полезной модели, высоковольтный электрод выполнен в виде изогнутой проводящей трубки, изоляционные каналы выполнены в виде одинаковых упругих трубок, электроды с потенциалом земли выполнены в виде патрубков, концы изоляционных каналов закреплены на концах высоковольтного электрода и электродах с потенциалом земли с помощью зажимов, которые также крепят электроды к изоляционному основанию, на котором размещен узел регулировки сопротивления резистора, выполненный с возможностью изменения поперечного сечения упругих трубок.
Технический результат достигается также тем, что:
узел регулировки сопротивления резистора содержит направляющие, закрепленные на изоляционном основании, прижимающую поверхность, установленную над гибкими трубками на направляющих параллельно изоляционному основанию, с возможностью свободного перемещения по ним, втулку, жестко закрепленную на прижимающей поверхности, и рукоятку со штоком, который закреплен в изоляционном основании с возможностью вращения и имеет резьбовое соединение с втулкой;
узел регулировки выполнен в виде двух независимых узлов регулировки, расположенных над каждым изоляционным каналом;
высоковольтный электрод и электроды с потенциалом земли снабжены контактами в виде выступов с отверстиями для внешнего подключения резистора;
изоляционное основание снабжено высоковольтными изоляторами;
в качестве рабочей жидкости используют проточную водопроводную воду.
Полезная модель иллюстрируется чертежами, на которых изображены:
на фиг.1 - резистор, общий вид;
на фиг.2 - резистор, вид сбоку;
на фиг.3 - резистор, вид в разрезе.
Высоковольтный резистор содержит два идентичных изоляционных канала 1 и 2 в виде упругих трубок, высоковольтный электрод 3 с полостью 4 в виде изогнутой проводящей трубы, заполненные рабочей проточной жидкостью. На свободных концах изоляционных каналов 1 и 2 закреплены электроды с потенциалом земли 5 и 6 в виде патрубков, также выполняющих функцию подвода и отвода рабочей жидкости. Электроды 3, 5, 6 имеют контакт 7 в виде приливов с отверстиями для внешнего подключения резистора.
В качестве гибких трубок изоляционных каналов может быть применен, например шланг, применяемый в станциях бортового базирования для подачи охлаждающей жидкости (РОРА-1-20 по ТУ 105.1467-89). Эти трубки прочны, имеют широкий диапазон рабочих температур, восстанавливают форму после сжатия. Может быть применена любая другая эластичная упругая трубка, восстанавливающая форму после сжатия.
Изоляционные каналы 1 и 2, а также электроды 3, 5 и 6 крепятся к изоляционному основанию 8 при помощи зажимов 9, которые также выполняют функцию крепления трубок изоляционных каналов 1 и 2 на электродах 3, 5 и 6. Изоляционное основание крепится к внешнему носителю (стене или стенке шкафа) при помощи высоковольтных изоляторов 10, обеспечивающих необходимую электропрочность. Прижимающая поверхность 11, выполненная из изоляционного материала, устанавливается на направляющие 12 и имеет возможность свободного перемещения по ним. На прижимающей поверхности 11 жестко закреплена втулка 13, имеющая резьбовое соединение со штоком 14. Шток 14 закреплен в изоляционном основании 8, но имеет возможность вращаться. Вращение штока происходит при помощи рукоятки 15, прикрепленной к нему. На фиг.2 приведено расположение штока с рукояткой с тыльной стороны устройства для варианта крепления резистора к наружной стенке шкафа. При креплении к стене шток с рукояткой располагают с передней стороны устройства.
В рабочем состоянии высоковольтный резистор через контакты 7 соединен с мощным высоковольтным источником электрической энергии. Через его электроды 3, 5 и 6 сквозь проточную рабочую жидкость протекает электрический ток. В качестве проточной рабочей жидкости может использоваться вода, поступающая из водопровода. Водопроводная вода является слабым электролитом. Она проводит электрический ток, но имеет достаточно высокое удельное электрическое сопротивление. Движение рабочей жидкости между электродами обеспечивает отвод рассеиваемой мощности.
Регулировка сопротивления резистора выполняется следующим образом.
При вращении штока 14 с помощи рукоятки 15 происходит перемещение прижимающей поверхности 11 параллельно изоляционному основанию 8. В результате изменяется поперечная площадь проводящих каналов 1 и 2, что приводит к изменению сопротивления резистора. Рукоятка не связана с токоведущими элементами резистора, что обеспечивает безопасность регулировки сопротивления непосредственно в процессе работы.
Возможен вариант раздельной или одновременной регулировки площади поперечного сечения изоляционных каналов при размещении над каждым из них независимого узла регулировки, что обеспечивает более точную регулировку сопротивления.
Сопротивление изоляционного канала рассчитывается по формуле: , где ρ - удельное сопротивление рабочей жидкости, l - длина канала, S - площадь канала.
Например, сопротивление канала в виде трубки длинной 500 мм и внутренним диаметром 20 мм, при среднем значении удельного сопротивления водопроводной воды 30 Ом·м, составит:
кОм
Каналы 1 и 2 включены параллельно, поэтому результирующее сопротивление резистора R=23,5 кОм.
Данные размеры позволяют использовать резистор в качестве нагрузки мощностью до 30 кВт при напряжении до 30 кВ, при скорости воды из обычной водопроводной сети 10 литров в минуту.
Диапазон изменения сопротивления резистора определяется допустимым диапазоном изменения площади сечения трубок и составляет не менее четырех раз.
Предлагаемый высоковольтный резистор имеет, по крайней мере, в два раза меньшие габариты по сравнению с резистивной нагрузкой даже на значительно меньшие напряжения в 3 кВ и мощность 3 кВт.
В целом конструкция высоковольтного резистора отличается простотой, малыми габаритами и обеспечивает безопасную регулировку сопротивления резистора в процессе испытаний мощных высоковольтных источников электрической энергии.