Высоковольтный вакуумный ввод

Оюз сонетсни Оцидлистичесн Республин 1)5 Н 01 В 17 г Осудд 1 ственнцй номитет сссрпо делдм изОБретений и отнгытий(21) 3710448/07(56) Авдеенко А.А. "Исследование вакуумной электроизоляции в устройства с постоянным и импульсным напряжением". - Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук. Институт ядерной физики Сибирс кого отделения АН СССР (01.04.01).Журнал "1 ЕЕЕ Тгапзас 11 опз оГ Ицс 1 еат Бс 1.епсе", чо 1, Ы, 0 3, 1979(54) ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ВАКУУМНЫЙ ВВОД(57) Изобретение относится к электротехнике, Целью изобретения являетсяповышение электрической прочности прициклических изменениях температуры.Высоковольтный вакуумный ввод содержит изолятор 1, вакуумно-плотно соединенный с электродами 2, соединенныемежду собой стягивающими элементами4 электростатические экраны 3. Стягивающие элементы выполнены в виде цилиндра из материала, линейное расширение которого больше линейного расширения материалов корпуса и экранов,что позволяет обеспечить плотный контакт соединения экран-изолятор прициклических изменениях температуры.2 иле07 2Величина силы Р определяется поФормулеР= 6 Г,где 8 - предел текучести материалатэлектростатических экранов,6 т =20 кгlмм;Р - площадь контакте металл-керамика,По диаметру экрана д 150 мм осуществляется контакт, металл-керамика.Ширина Ь площади контакта металл-керамика определяется геометрически повеличине деформации ь 1 и радиусу закругления экранов К Ь=0,5 мм.Р=ЪЙЬо =3,14 1500,520 =4700 кг.3. Лля создания такого усилия пло-,щадь поперечного сечения стягивающегоэлемента должна быть Р Г Иат оа. К Г ф аа13012Изобретение относится к электротехнике, а именно к высоковольтным вакуумным вводам.Целью изобретения является повышение электрической прочности при цик-, лических изменениях температуры.На,фиг.1 изображен высоковольтный вакуумный ввод в разрезе; на Фиг.2- узел стягивания экранов.Высоковольтный вакуумный ввод со держит конический изолятор 1, который вакуумно-плотно соединен с электрода" ми 2, электростатические экраны 3, которые соединены между собой в процессе высокотемпературной пайки стя- М гивающими элементами 4 при помощи паяных соединений 5.Стягивающие элементы в данном случае выполнены в виде цилиндров, но могут быть выполнены в виде скоб, ко- Щ лец со стержнями или являться частью электростатических экранов, После сбо" рки узла проводится операция высокотемпературной пайки. Во время подъема температуры происходит, свободное удли З нение всех элементов конструкции пропорционально их коэффициенту температурного расширения (КТР), Во время, остывания после соединения экранов стягивающими элементами за счет того, 39 что КТР материалов стягивающих элементов больше КТР материала изолятора, происходит растяжение стягивающих элеыентов. Силы, возникшие в стягива" ющем элементе, приводят к пластичес" ким деформациям концов экранов, имеющих контакт с изолятором, что обеспе"чивает плотный контакт экран-иэолятор.Ниже приведен пример расчета соединения изолятора с электростатичес кими экранами из условия обеспечения плотного контакта металл-керамика (фиг.2).1. Зададимся деформацией сжатияэлектростатических экранов в местах 43контакта металл-керамика. Эти дефор"мации являются результатами воздействия силы, сжимающей кольцевой выступ керамики и осуществляющей плотныйконтакт металл-керамике, а величина щопределяется необходимостью снятиямикронеровностей, компенсацией неточностей изготовления контактирующихповерхностей. Принимаем деформациюсжатия электростатических экранов уь 10,05 мм.. 2. Сила, сжимающая кольцевой выступ керамики, создает растягивйющиенапряжения в стягивающем элементе. РГ/то,а.где б - предел текучести материала стягивающего элемента,9 .=20 кг/ммкфт.о.аф4700Р 3 -" - 235 ммф принимает Р, щ4 а 20 И, "235 мм.4. Определим удлинение стягивающего элемента под действием силы Р где 1"-60 мм, длина стягивающего элемента;Е - модуль упругости при растяжении, Е10" кг/мм 4700 60 а 1 с --- 0 06 ми,2 "10" 235 ф5. Суммарная деформация стягивающего элемента и концов электростатических экранова 7 И +2 ЬМ 0.,06+20,05 0,16 мм.Эта деформация является результатом воздействия на соединение силы .Р 4 УОО кг.Сила Р возникает во время остыва" ния конструкции после пайки за счет разности коэффициентов линейных расширений материале стягивающего элемента обечайки и керамика,6. Определим величины этих деформацийфа) уменьшение длины сгягивающего элемента на длине Ь 30 ммас:э 11где 4 - коэффициент линейного расширения материала стягивающего элемента13012с 1, =180 10;ь=800" С, температура пайки;а=180 10"30800=0,43 мм;б) уменьшение высоты кольцевоговыступа керамики 5дР=Р, ке,где сд - КТР керамики; о. =60 10 ";,Р = 60 10" 30 80=0,14 мм;дР - гГ =0,43 - 0,14=0,29 мм,Результаты расчетов показывают 10что температурные деформации болЬшечем суммарная деформация от расчетнойсилы Р, так как 0,29 ммИ=0,16 мм,а это значит, что при остываниипослепайки стягивающего элемента возникают напряжения растяжения б= б и внормальном состоянии действует силаР=4700 кг, которая и обеспечиваетплотный контакт металл-керамика,7, Определим перепад температур, 20,при котором будет сохраняться сила,стягивающая концы экрановь 2 су 0 06ь 1- -------- - - -,.- -- 170 %(,-й ) 1 к 1180-60) 10 30Добиться увеличения этого интервала можно увеличением длины стягивающего элемента.Приборы, в которых используются эти вводы требуют через определенное 30 время замены отдельных узлов прибора, поэтому каждый раз производится их откачка при температуре 400-500 С, Никакие изоляторы с электростатичес 07кими экранами, плотно посаженные на цилиндрический изолятор, не выдерживают более 1-2 циклов, В течение же всей службы прибора это необходимо делать О раэ, поэтому только высоковольтньп ввод предлагаемой конструкции способен выдержать это термоциклиравание,Формула изобретенияВысоковольтный вакуумный ввод, содержащий корпус нэ изоляционного материала в виде усеченного. конуса, меньшее основание которого вакуумно плотно соединено с внутренним цйлинд" рическим электродом, а большее осно" ванне - с наружным цилиндрическим электродом, и электростатические экраны, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения электрической прочности при циклических изменениях температуры, он снабжен стягивающими экраны элементами, выполненными в ви" де цилиндров разного диаметра, меньший из которых проходит через меньшее основание усеченного конуса, а больший охватывает большее основание усе" ченного конуса, и электрически соедйненными с экранами, при этом цилиндры выполнены из материала, линейное рас" ширение которого больше линейного расширения материалов корпуса и эк-, ранов.1 301/.07 Составитель С.Гостев щкарева Техред И,Ходаиич КорректоР СЧерни, кто 1 роектааа изводстнецо пгцшю рлФнчегкос нредпринтие, г род,аказ чб 63 йНИИИИ Государ по делам иао 113035, Мпскв, ЖТн 1) атленногоретеннй3., Ра уто 32 7 . Подписноеомитета СССРоткрытийая набвр де 4/5