I. Проектирование гин

1. Определение емкости гин в ударе

Емкость ГИН в ударе: C_уд ,

C_уд = Ф.

2. Выбор типа конденсаторов и числа ступеней гин

Первоначально выбран конденсатор типа ИКГ-50-1.0 с параметрами:

U_к=50 кВ, С_к=1.0 мкФ, L_к=0.5 мкГн, W_к=1250 Дж, I_к=20 кА, f=2.0 Гц, габариты(мм):310*310*680, m=150 кг, ресурс ГИН n_имп= имп.

Число ступеней ГИН и, соответственно, конденсаторов равно: , , округляем до целого числа n=20.

Напряжение на одну ступень ГИН не должно превышать рабочее напряжение выбранного конденсатора U_к: U_ст= , следовательно n>U_н/ , n> =7.

3. Конструктивные параметры ГИН

Данные параметры необходимы для определения индуктивности разрядного контура ГИН и его электрической прочности.

3.1. Расстояние между конденсаторами

Расстояние между конденсаторами ГИН определяем по следующей формуле:

, где Е_кр=0.2 кВ/мм, 0.088 м.

Длина одной ступени ГИН l₄= l₁+b, где толщина конденсатора b=0.15 (м), тогда l₄=0.397 м.

3.2. Выбор типа разрядников

При напряжении коммутации 17.5 кВ и пробивной напряженности воздуха в равномерном поле при атмосферном давлении Е_пр.в.=3 кВ/мм, рабочий промежуток между шарами составит:

м.

Из условия равномерности поля шары выбираются диаметром:

м.

3.3. Выбор расстояния между разрядниками и конденсаторами

Для того, чтобы на равномерность поля между шарами и, соответственно, на величину их пробивного напряжения не влияли окружающие конструкции, в нашем случае – конденсаторы, над которыми размещаются разрядники, расстояние от шаров до корпусов и вводов конденсаторов должно составлять:

м.

3.4. Определение длины внешнего контура ГИН

Длина внешнего контура равна: l_внеш.=

где H=H₁+H₂ – высота ГИН до клемм конденсаторов,

высота конденсатора до клемм: H₂=0.68 (м),

длина шины подключения нагрузки: Δl=1 м,

длина ГИН: l₅= l₄ = м.

Опорные изоляторы выбираются так, чтобы их полная высота составляла: H₁ , при Е_оп=0.5 кВ/мм высота опорных изоляторов: H₁ м.

Таким образом, из таблицы 2, в соответствии с приведенной выше формулой, выбираем три опорных изолятора типа ОНС-20-500, высота которых в сумме равна H₁=0.945 м.

Рассчитаем длину внешнего контура:

l_внеш= =13.2 м.

4. Расчет индуктивности разрядного контура гин

Для расчета формы импульса и определения его соответствия заданию проведем расчет индуктивности разрядного контура. Полная индуктивность ГИН определяется по формуле:

L_ГИН=L_к'+L_р'+L_ш+ L_вн.к +L_н,

где L_к' - суммарная индуктивность конденсаторов,

L_ш - индуктивность шин соединения конденсаторов с разрядниками,

L_р' - индуктивность разрядников,

L_вн.к - индуктивность контура подключения нагрузки (внешний контур),

L_н - индуктивности нагрузки.

4.1. Определение собственной индуктивности гин

Когда все габаритные параметры ГИН выбраны, можно определить собственную индуктивность ГИН, которая включает в себя индуктивности конденсаторов , шин соединения и разрядников: :

.

Сумма индуктивностей шин соединения и разрядников является индуктивностью катушки и определяется по приближенной формуле: Гн,

где S- сечение катушки, W- число витков тока (W=n- числу ступеней ГИН).

S= м².

Таким образом, индуктивность катушки равна:

L_р'+L_ш= =3.161 , Гн.

Суммарная индуктивность конденсаторов:

L_к'=n =20 =1 Гн.

Собственная индуктивность ГИН:

L_{ГИН(соб.)}= L_к'+L_р'+L_ш=1 +3.161 =13.161 , Гн.