Высоковольтная нагрузка ~50 =70 кВ

Недавно довелось собирать высоковольтную нагрузку для создания фиктивных токов утечки при поверке испытательных установок для измерения электрической прочности изоляции кабелей, средств защиты и другой продукции. На некоторых этапах сборки делал фото, которые просто прокомментирую в этой статье.

Суть сборки нагрузки довольно проста. 

Требуемые номиналы сопротивления:

0,7…0,8 МОм ~50кВ
2,0…2,5 Мом ~50кВ
8…10 МОм ~50Кв
6…7 МОм =70кВ
14…15 МОм =70кВ
65…70 МОм =70кВ

Произведён расчёт блоков сопротивлений для оптимально компактной упаковки и универсальности в плане перестройки схем для получения всех требуемых значений сопротивлений. В расчётах учтены предельные режимы работы при максимальной выделяемой мощности.

Итоговая схема

Сопротивления 240 кОм по 160 Вт будут собираться в кассеты по 5 штук. Одна секция будет содержать 3 кассеты, включенные последовательно. Результирующее сопротивление секции составит 3,6 МОм. В результате каждый ящик будет содержать по 3 полных секции и одной кассете. Для получения номинала 65…70 МОм докуплены 46 сопротивлений по 1 МОм 1 Вт, которые спаиваются последовательно, помещаются в изолирующий кожух и заливаются компаундом для создания монолитной конструкции.

Раскрой прокладок

В конструкции нагрузки применены два вида прокладок - монтажные и изолирующие.

Монтажные прокладки выполнены из текстолита толщиной 3 мм. Служат для фиксакции резисторов в кассетной сборке. Для нарезки монтажных прокладок был использован квадратный метр текстолита.

Нарезались текстолитовые прокладки с помощью такого самопально станочка из электролобзика с полотном по металлу.

 

 

Изолирующие прокладки имеют такой же размер как и монтажные, но выполнены из оргстекла толщиной 3 мм и служат для изоляции соседних кассет и секций.

Нарезать прокладки из оргстекла пришлось резцом, проделывая борозды по линиям реза. Лобзиком пилить такие листы сложно, при нагреве полотно вязнет в материале и при вынужденной остановке может просто застыть в нём.

Подготовка резисторов 160 Вт

Сами резисторы выглядят так:

Эти резисторы непригодны для плотного монтажа при высоковольтной нагрузке, поскольку недостаточное расстояние между ними может привести к электрическому пробою воздушного промежутка, а в дальнейшем к развитию дефекта и выводу из строя всего устройства. Было принято решение изолировать каждый резистор. Для этого из пластикового кабельканала круглого сечения d32 мм были нарезаны защитные кожуха. Для монтажа на резисторы в них были проделаны продолльные разрезы и отверстия для выводов.

После монтажа защитных кожухов на резисторы, все разрезы были обработаны герметиком, а в открытых торцах тем же герметиком свормированы прокладки-заглушки для увеличения изоляционных свойств конструкции. У каждого резистора один из торцов имеет глухую изолирующую стенку, второй с отверстием в центре заглушки для дренажа воздуха при изменении температуры в герметичной камере резистора.

Сборка кассет

В монтажные пластины устанавливаются все резисторы. К пластинам каждый резистор притягивается пластиковой стяшкой.

Для выводов секций из шпильки М8 нарезаны выводные штыри и прикручены к монтажным пластинам болтиками М3 там, где это нужно.

Далее резисторы спаиваются жёсткими перемычками, а к выводам припаиваются гибкие провода, изолированные силиконовой трубкой. В дальнейшем при монтаже кассет в ящики все перемычки и открытые места гибких выводов изолируются герметиком так, чтобы вся схемы распайки резисторов получилась герметично. Такая дополнительная мера позволяет сделать конструкцию нагрузки более надёжной при работе в жёстких режимах на максимальном напряжении.

Сборка секций

Кассеты спаиваются в секции, соединительные провода изолируются силиконовыми трубками и герметиком. Торци всех прокладок обрабатываются герметиком, после чего вся кассета аккуратно устанавливается на своё место в ящик.

Изолирующие прокладки между секциями тщательно обрабатываются силиконовым герметиком для улучшения изолирующих свойств, поскольку между секциями могут возникать наибольшие напряжения, в зависимости от схем соединения.

Установка крышки

Из текстолита вырезаются крышки нагрузки. С помощью маркерного геля (любая мазь, клей, солидол или что либо аналогичное нанесённое на торцы шпилек выводов) отмечаем точное расположение проходных отверстий в крышках, сверлим их.

Крышки изготовлены таким образом, что лежат на изолирующих прокладках, плотно прилегая к ним. Фиксация крышек производится с помошью гаек, при этом затяжка гаек производится от руки, поскольку силового воздействия на крышку производиться не будет, а чрезмерное усилие при затяжке может привести к повреждению крепления вывода к монтажной прокладке.

Сборка дополнительного сопротивления - «хвоста»

Резисторы спаиваются зигзагообразно в столб. К концам сборки припаиваются гибкие выводы. Сборка помещается в трубу пластикового кабель-канала подходящего диаметра и длины. По обе стороны сборки монтируются выводные шпильки, к которым подключаются гибкие выводы сборки.

Один из торцов сборки закрывается глухой заглушкой, которая дополнительно герметизируется герметиком или клеем. Второй торец фиксируется центрующей прокладкой с опорными лепестками.

Сборка устанавливается вертикально герметичной прокладкой к низу, а через центрующую прокладку заливается компаунд (эбоксидная смола). После отвердевания компаунда получается прочная монолитная конструкция.

Сборка соединительных проводников

Для сборки схем изготовлены соеинительные проводники трёх размеров. Каждый проводник представляет из себя гибкий многопроволочный изолированный провод помещённый в силиконовую изоляцию. К обоим концам проводника припаиваются зажимы типа "крокодил".

Нанесение изображений и надписей

Все надписи нанесены на крышки нагрузки и на дополнительный резистор с помощью перманентного маркера и трафарета.

Подготовка руководства

Полноценное руководство готовить не пришлось, необходимо было как можно быстрее сдать заказ. При этом была лишь подготовлена карта перемычек и схемы соединений с кратким указанием необходимых мер предосторожности.

В целом получилась довольно сносная конструкция, которая вполне способна выполнять свою задачу.