Электроматериал. Материаловедение. Оглавление i. Общие сведения ii. Основная часть Технология изготовления материала основные электрические и механические характеристики.
 Скачать 31.3 Kb.
|
|
ОГЛАВЛЕНИЕ I. Общие сведения……………………………………………………...….…3 II. Основная часть 1. Технология изготовления материала ……………………….....................4 2. Основные электрические и механические характеристики. Влияние на характеристики атмосферных, электрических, механических и химических воздействий ………………………………………………...……………...….7 3.Область применения……………………………………………… ………..9 Список литературы…………………………………………………………...10 I.Общие сведения Конденсаторная бумага объединяет многочисленные и разнообразные марки этого вида тонкой электроизоляционной бумаги. В зависимости от назначения конденсаторной бумаги толщина ее может находиться в пределах от 4 до 30 мкм, плотность от 0,& до 1,4 г/см3, зольность от менее 0,3 до 3% (для оксидной бумаги) (т. е. конденсаторной бумаги, содержащей в композиции микродисперсную окись алюминия в качестве активного наполнителя— адсорбента). Разные марки этого вида бумаги отличаются между собой различными показателями электрической прочности и диэлектрических потерь соответственно предъявляемым требованиям к бумажным конденсаторам, для изготовления которых предназначена та или иная марка конденсаторной бумаги. Бумажные конденсаторы делят на три основные группы: конденсаторы постоянного тока (слаботочные), конденсаторы переменного тока промышленной и средней звуковой частоты (сильноточные, или силовые), высоковольтные импульсные конденсаторы. Конденсаторы постоянного тока находят широкое применение в радио- и телевизионной аппаратуре, электронных устройствах, автоматике и телемеханике. Бумажные конденсаторы второй группы используют для повышения коэффициента мощности в сетях тока промышленной частоты, в сетях звуковых частот, для работы в устройствах связи, телемеханики и релейной защиты линий электропередачи, а также для работы в линиях электропередачи постоянного тока. Высоковольтные импульсные конденсаторы применяют в установках для высоковольтных импульсных испытаний линий электропередачи, для электротехнологических целей, для создания сверхсильных импульсных токов и магнитных полей, при получении мощных импульсных источников света, в лазерной и ракетной технике. Соответственно указанному конденсаторная бумага повышенной плотности предназначена для работы при постоянном и импульсном напряжениях, а менее плотная — при переменном напряжении. II. Основная часть 1. Технология изготовления материала В качестве исходного волокнистого материала для изготовления конденсаторной бумаги рекомендуется использовать специальную электроизоляционную целлюлозу: с предварительным гидролизом сульфатную небеленую целлюлозу из хвойных пород древесины или полисульфидную, полученную после варки в мягких условиях с тщательной промывкой и кисловкой для уменьшения зольности целлюлозы. В зависимости от марки конденсаторной бумаги применяют отечественную электроизоляционную целлюлозу марок Э-1, Э-2 и Э-3. После роспуска листовой целлюлозы в гидроразбивателе и предварительного ее размола целлюлозу подвергают в бассейне набуханию, что обеспечивает надлежащий режим последующего размола целлюлозы без существенного укорочения волокон при хорошем их фибриллировании. Предварительный размол целлюлозы обычно осуществляют с использованием циклической или непрерывно-циклической схемы. Основной размол целлюлозы осуществляют непрерывным способом в дисковых мельницах или гидрофайнерах с доведением степени помола целлюлозы в конце всего процесса размола до 97—99 °ШР. Иногда основной процесс размола проводят в две ступени, между которыми в промежуточном бассейне производится охлаждение бумажной массы и дополнительное ее набухание. По опыту бумажной фабрики «Коммунар» рекомендуется привозную электроизоляционную целлюлозу после предварительного размола и набухания промывать на вакуум-фильтре деионизированной водой с целью очистки целлюлозы от ионов, снижающих диэлектрические свойства конденсаторной бумаги. Расход воды на промывку составляет примерно 50 м3 на 1 т промываемой целлюлозы. Очистку бумажной массы перед ее поступлением на бумагоделательную машину осуществляют обычно в центробежных очистителях (эркенсаторах) и узлоловителе закрытого типа (се-лектифайере). В настоящее время вихревые очистители (центи-клинеры или фортрапы) для этой цели стараются не применять, так как они способствуют чрезмерно большому скручиванию волокон. Эти очистители используюг в основном на линии очистки1 оборотной воды. Конденсаторную бумагу отливают на бумагоделательных машинах при скорости выработки тончайшей бумаги (толщиной 4—5 мкм) 40—65 м/мин и обрезной ширине бумажного полотна 1600 мм (бумагоделательная машина марки Б-12). Более толстую конденсаторную бумагу получают при скорости машины до 100—120 м/мин при обрезной ширине бумажного полотна 2520 (бумагоделательная машина марки Б-37А). Конденсаторная бумага может быть изготовлена и на двухсеточной бумагоделательной машине марки Б-53 при обрезной ширине бумажного полотна 2520 мм с производительностью 3 т/сут при выработке бумаги толщиной 10 мкм. Имеются сведения о использовании при выработке конденсаторной бумаги бумагоделательной машины с обрезной шириной бумажного полотна до 4300 мм. Особенностями конструкции бумагоделательных машин для выработки конденсаторной бумаги являются: напускное устройство открытого типа, длинный сеточный стол с регистровыми валиками и гидропланками,' двухзональное трясочное устройство, 10—12 отсасывающих ящиков, гауч-вал отсасывающего типа, пересасывающее устройство для снятия бумажного полотна с сеточного стола и переноса в мощную прессовую часть машины, многодвигательный привод. Концентрация массы при отливе находится в пределах от 0,1 % (при выработке конденсаторной бумаги с массой 1 м25г) до 0,33 % (при выработке бумаги с массой 1 м2 15 г). При выработке тонкой конденсаторной бумаги используется машинная металлическая сетка (тройная) № 40/120 и № 34/102 при выработке более толстых марок конденсаторной бумаги. Применяемые прессовые сукна имеют массу 1 м2 от 510 до 800 г и срок службы от 10 до 25 сут. Сушильные сукна с массой 1 м2 от 1750 до 3450 г служат 6—12 мес и более. Бумагу сушат при низкой температуре поверхности сушильных цилиндров: 30—45 °С при выработке тончайшей бумаги, 40—65 °С при выработке бумаги толщиной 12—15 мкм и 60— 90 °С при выработке конденсаторной бумаги толщиной 22— 30 мкм. Режим сушки должен обеспечивать медленный подъем от цилиндра к цилиндру температуры сушильной поверхности с последующим ее снижением во второй половине сушильного процесса. После сушильных цилиндров бумажное полотно охлаждается на холодильных цилиндрах и наматывается на накате бумагоделательной машины с влажностью 6—8 %. Для надлежащего уплотнения конденсаторную бумагу пропускают через суперкаландр. Перед этим ее увлажняют на увлажнительном станке. Степень увлажнения бумаги зависит от требуемой степени ее уплотнения. Так, для получения бумаги плотностью 1,0; 1,2; 1,3 и 1,35 г/см3 влажность бумаги перед каландрированием должна быть соответственно 13—15, 20—25, 27—33 и 30—35 %. Для повышения электрической прочности и снижения диэлектрических потерь в композицию конденсаторной бумаги вводят некоторые химические вещества. Наиболее целесообразно, по мнению автора, вводить их не в бумажную массу, а на поверхность бумаги вместе с водой при увлажнении бумаги перед ее каландрированием. Такой метод введения химических добавок обеспечивает лучшее использование вводимого химиката и предотвращает загрязнение им сточной воды. С увеличением плотности каландрируемой бумаги повышают линейную нагрузку между валами суперкаландра с 3,5 кН/см при уплотнении бумаги до 1,0—1,2 г/см3 до 4,5— 5,0 кН/см при уплотнении бумаги до 1,3—1,35 г/см3. Характерной особенностью производства конденсаторной бумаги является использование в этом производстве воды различной степени очистки. Отлив полотна конденсаторной бумаги осуществляется на глубоко очищенной деионизированной (обессоленной) воде, не содержащей ионов, отрицательно влияющих на диэлектрические свойства изготовляемой бумаги. Эта вода применяется также в качестве сеточной спрысковой воды. Отходящая сеточная спрысковая вода по своим свойствам мало отличается от свежей деионизированной воды и она может быть полностью использована в качестве оборотной. Концентрация волокон в этой воде крайне мала и составляет примерно 0,005 °/о. Регистровая вода и вода из отсасывающих ящиков содержит известное количество растворенных нежелательных органических и неорганических примесей, а также токопроводящих включений. Поэтому использование этой воды в качестве оборотной, даже после ее очистки на центриклинерах, ограничивают, в особенности при изготовлении особо ответственных разновидностей конденсаторной бумаги. Избыток этой воды применяют в технологическом потоке других бумагоделательных машин, т. е. в том случае, когда он не оказывает вредного влияния на качество изготовляемой бумаги. Коагулированную и фильтрованную воду можно использовать в технологическом потоке только там, где нет ее непосредственного соприкосновения с целлюлозой, бумажной массой или бумагой. Во всех остальных случаях следует использовать деионизированную воду. Среди разновидностей конденсаторной бумаги особое место занимает бумага для электролитических конденсаторов, при выработке которой требования к производственной воде особо ужесточены. Эта бумага, в отличие от обычных разновидностей конденсаторной бумаги, не применяется в качестве электроизоляции, а служит носителем рабочего электролита. Она должна отличаться химической чистотой и иметь пористую структуру с высокой впитывающей способностью. Бумага изготовляется из слабо размолотых волокон небеленых материалов. Беленые волокна в композиции этой бумаги не рекомендуется применять из-за опасения попадания в бумагу хлоридов, которые резко сокращают срок службы электролитических конденсаторов. Для электролитических конденсаторов низковольтной группы оказалось целесообразным вводить в композицию бумаги 10—20 % неразмолотой осиновой целлюлозы, благодаря чему уменьшается плотность бумаги и увеличивается ее впитывающая способность. Для изготовления электролитических конденсаторов высоковольтной и средневольтной групп рекомендуется применять двухслойную бумагу, высокая впитывающая способность кото-рой достигается за счет использования для основного слоя бумажной массы с предельно низкой степенью помола, а необходимая механическая прочность обеспечивается применением для второго (вспомогательного) слоя высокофибриллированной бумажной массы. 2. Основные электрические и механические характеристики. Влияние на характеристики атмосферных, электрических, механических и химических воздействий Волокнистое строение бумаги обуславливает ее большую пористость. Объем пор в воздушно-сухой конденсаторной бумаге зависит от плотности и составляет 15-45%. Пористостью и полярностью клетчатки объясняется высокая влагопоглащаемость бумаги. Конденсаторная бумага обычно содержит 7–10% воды по массе. При нормальной температуре конденсаторная бумага является химически устойчивым материалом. Однако при нагревании в ней начинаются химические процессы, приводящие к ее разрушению. При температуре 120–130°С бумага заметно окисляется и механическая прочность ее снижается, а при температуре выше 150–1160°С быстро разрушается вследствие обугливания клетчатки. В вакууме (при отсутствии кислорода и влаги) процесс разложения бумаги значительно замедляется. Электрическая прочность бумаги при переменном токе 30–60 В/мкм и возрастает с увеличением плотности и уменьшением толщины. Тангенс угла потерь лучших конденсаторных бумаг при температуре 120°С в сухом виде 0,12–0,22, в пропитанном (трихлордифенилом) 0,23–0,34. Повышенные значения тангенса угла потерь относятся к более плотным бумагам и обусловлены большим содержанием в них клетчатки, которая имеет тангенс угла потерь 0,6–0,7. Поэтому более плотная бумага применяется, как правило, для конденсаторов постоянного тока, а менее плотная – для конденсаторов переменного тока. Пробивное напряжение в зависимости от толщины и вида бумаги 240–620 В.Диэлектрическая проницаемость бумаги находится в пределах 2,2–2,9 и возрастает с увеличением плотности бумаги. Диэлектрическая проницаемость клетчатки 6,5. Бумага, служащая диэлектриком между обкладками, при изготовлении конденсаторов подвергается вакуумной сушке и пропитке для улучшения ее диэлектрических характеристик. Зависимость электроизоляционных свойств(ε, tgδ, Епр) пропитанной бумаги от заданных свойств бумаги и пропиточного состава определяется формулами Ренне.Основной задачей пропитки является заполнение пор в бумаге и зазоров между слоями бумаги и пленки. Для пропитки используют предварительно очищенную и просушенную пропитывающую жидкость по своим диэлектрическим характеристикам отвечающую заданным нормам.Скорость впитывания пропитывающей жидкости в бумагу зависит от вязкости жидкости: чем ниже вязкость, тем быстрее жидкость проникает в поры бумаги. Поскольку вязкость с повышением температуры падает, пропитку стараются выполнять при более высоких температурах. Когда пропитывающая жидкость попадает в конденсаторы процесс пропитки происходит довольно быстро, так как хорошо высушенная бумага под действием капиллярных сил жадно впитывает пропитывающую жидкость 3. Область применения Конденсаторная бумага - применяется для изготовления диэлектрика электролитических конденсаторов, в котором она подвергается воздействию самых высоких напряженностей поля. • КОН - конденсаторная бумага для изготовления малогабаритных электрических конденсаторов промышленной и бытовой техники; • СКОН - специальная конденсаторная бумага, которая имеет более низкие диэлектрические потери чем обычная, поэтому применяется в изделиях с более высоким уровнем требований к электрической прочности; • МКОН - бумага с еще меньшими диэлектрическими потерями, высокими значениями химической чистоты и электрической прочности; • ЭМКОН - бумага с максимально высокой электрической прочности и минимальными диэлектрическими потерями, поэтому применяется для изготовления силовых и импульсных конденсаторов, работающих в условиях повышенных электрических нагрузок. Список литературы 1. ГОСТ 1908-88 (СТ СЭВ 6598-89) 2. Богородицкий Н.П. Электротехнические материалы: Учеб. Для вузов / Н.П. Корицкий, В.В. Пасынков, Б.М. Тареев.¬ – 7-е изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. ¬– 304 с., ил. 3. Гулевич А.И. Производство силовых конденсаторов: Учеб. пособие для подгот. рабочих на пр-ве / А.И. Гулевич, А.П. Киреев. – 4-е изд., испр. И доп. – М.: Высш. школа, 1981. – 284 с., ил. – (Профтехобразование. Энергетика). 4. Корицкий Ю.В. Справочник по электротехническим материалам. В 5 т. Т.1 / Ю.В. Корицкий, В.В. Пасынков, Б.М Тареев; под общ. ред. Ю.В. Корицкого. – 3-е изд., перераб. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 368 стр.: ил. 5. Ренне В.Т. Электрические конденсаторы. –3-е изд., перераб. – Л.: Энергия. Ленингр. отд-ние, 1969. – 558с., ил. 6. Ржевская С.В. Материаловедение: Учеб. для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Логос, 2004. – 424 с. |