автореферат диссертации по энергетике, 05.14.12, диссертация на тему:Разработка высоковольтных электродов для электроимпульсной утилизации железобетона и бурения шпуров

-МСТЕРСТВО НАУКИ, ВЫСЕЕЙ ШКОШ И НАУЧНОЙ ПОЛИТИКИ Р5 Томский Политехнический Университет

На правах рукописи

Для служебного пользования

Экз. 'Л 3~/_

БАРАНОВ Александр Николаевич

т

РАЗРАБОТКА ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ ДШ йТЖТРОКШУЛЬСКОЛ УТИЛИЗАЦИИ 5Е-ЛЕ30ЕЕТ0Л/1 II БУРЕНИЯ ШУРОБ

Специальность 05.14.12 - Тохшка высоких напряжений-

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Тс:.:ск

тог. о

Работа виполкеыа в НИИ высоких нипрлкешй при Томском политехническом упизсрситете.

доктор техш:чоою-и: наук.лрофоссор КА1Щ1иш И.к.

доктор тохшгеооюх кеук,профессор ЧЗШ1КЭЗ А.Т.

кандидат технически:: паук . ПРССКУРл!!! А.А;

Бсдущая организация: Шезктут угля СО РА-: .г.Кемерово.

Научнш руководитель:

иридкалышс оппояекты:

оадата состоится "_23декабря 1532 г. а /5" часов в актовом вале уилиорситста на оаседасш споцдалазярозйнцого Совета К 063,30.05 при Томском ло;што:>:н1;чоском университете по адресу: 634С04, г.Томс:;,Ер.Лсли:а, 30.

С дпссертацле:> мохаю ознакомится в библиотеке ушлзерсктета но адресу: г.Томск, у.т.Белг.цокото, 53.

Автореферат pasee,

пан " JO "

гл.

Учений секретарь специализированного Совета, к.т.н..доцент

V

Л.Л.£УЛЬ30Н

обьлл .■,ара]сгее;ст:ка работы

А у туальиооть теп 1!. Сда-л ух, веролвктхгпвх ¡'таИ ' римс^сни;- глекгрпчзедсл онеиг;ш в тохнологич-зоагшс прозе с а:-. оглзг.одстга /вляотся пспольсованпэ /,'.:пульс;л1.': злектри-зскпх в твердых телах: разрулснг.з некопдщис иного

злезсбе'.'.л-та, проходпа г.,:1урсв г; ирличе и бетоне, дро&хзшхо /д и ^пиципрозапиз разрядов осуществляется посредством хбочйго ' пг.'аа - вксокозольтиого электрод?.. Ог:гло вязгзй ре-грс рсбо-. а виоокоголкчпйс элсктродсз оп>алп'::!2азг росг произ-)дктал:,чсч -И технологических установок. Су^зствуг.Еие способы ак:лззг~ "есурса работе вкссковолвтнкх вдвхтродоз тля аюк-ронхлульс.чол ?охиыг.ог.:н .являются и не рес:ают

Х'шоогыз иройг.о.'лц. Так при разрусенпп вегсотзпговпого г.елезо-ггола изолятор высоковольтного электрода когогашав? электри-;ску:э эрсзнв, абразивны!! износ п шхакичвокпв дефоргдздя гвд-)удзра\ш. 3 связи с они актуальной научно;! и технической запей становится разработка новы:-: принципов проектирования ви-жовольтных электродов, обеспечивающих повышение ресурса рабо-: последних и рост производительности электропг.спулъскшс уста-

!вок.

Данная работа выполнялась по плану госбюд:;-;ет>п:х работ НИИ юоких напряксни:!, включённых з Программу Госстроя СССР по юбле.-.'е 0.55.16.032 "Организовать производство кехаяпзпровая-:х установок по разрушении некондиционна:-: сборных г.елезобе->шшх изделии и использование дроблённого бетона в строитель>:! индустрии и строительстве", а так;:;.е в рамках хоз.договора =-9/63 по Гос.заказу С5-С073-87 п. 2.

Д. о л ь 23 работы "является установление законо-¡рпсстс.'! провали:: :;:.;пульс;д:х разрядов по поверхности вк-

соковольтных стершевых к коаксиальных электродов в технической воде, разработка на их основе электродов'для электрок.!-пульсного разрушения некондиционного железобетона и проходки туров.

Методика исследований. Поставленная цель работы достигалась экспериментальными методами. Основной из них - осциллографическая регистрация напряжения пробоя и разрядного тока. Вспомогательные - статическая фотосъёмка пробоя и электролитическое моделирование распределения поля в ра-.бочем промежутке.

Научная новизна работы заключается в следующей.

1. Обоснованы приёмы повышения ресурса изоляторов путём снижения.напряжённости электрического поля на их торцевой поверхности за счёт:.

- обеспечения оптимальной геометрии изолированной и неизолированной части высоковольтного электрода;

- размещения на торцевой, чаоти изоляторой специальных металлических элементов.

2. Установлены и обоснованн связи напрякения импульсного пробоя промежутка в проводящих жидких средах с формой п размерами изолированной и неизолированной части высоковольтного электрода, которые могут быть положены в основу расчёта как электродов, так и генерирующих устройств при создании электроимпульс них установок.

На защиту выносятся:

I. Установленная связь между импульсным пробивным напряжением рабочего промекутка и покрытием части высоковольтного

epsHosoro элекз^ода слоем тгёрдого диэлектрика; результате эхскержзитов по вляяшто соопю-лоизя дягич кспзо-лкровзш1с£ части ht л длани рабочего промо:;:утка •■о ка веротеяесть появления поззрхксстйих разрядов по дэол::-

ц:::i стог-пюг.ого электрода;

розультати экспериментов по влляхзэ вкубчетзго океана па экоргла, 31з:ояяе:.:уэ ь канале ...•vepxKOCTîicx-o разряда по торц/ хзоллтора прп контакте последнего а газе'.пённон арматурой.

2. КаЗдсякал закономерность а изменении распределения жтрияоекого поля з проводя-иеИ ядосЯ среде с госметрпе:; хляцпи коаксиального электрода;

'становлоннал евлзь ив'.-ду структуре:! ноля з технической воде i ванряг-'-зндеы импульсного пробоя по поверхности-изолятор?. :оакс::зльного электрода.

Пр-актлческая ценность работы.

Т. Разработан л попытан высоковольтный электрод для элек-иилульснсй утилизации железобетона с вщшигаюаимся токове-л.м стерглем, ресурс изолятора которого в 4-5 раз знав ре-са изолятора традиционного электрода. Предложен п испытал окобольтнии олэктрод для электропмпульсной утилизации келе-етона с трубчатым экраном на рабочем торце изолятора, пос-ством которого ресурс-' изоляции певьнен в 1,8 раза со сравни! с ресурсом изоляция трад:щионного эликтрода.

2. Предложены л испытали изоляционные элементы для уста-кл экдвиггжпЯся токозедупдп стержень высоковольтного [;трсда, позволяющие дсзысить эффективность утилизации ;хеле-зтона в 1,5 раза.

3. Разработал хоакоаалылй электрод с изолятором формы :труб" для олектрокмпулъсного бурения цпуроз, ресурс кото-

рого в 3-3,5 раза вше ресурса изолятора традиционной формы 'Ъйба".

Разработанные в процессе исследований высоковольтные отерзкневые электроды и диэлектрические кольца попользуются для разрушения некондиционных Ш1 Томского завода 1ШД на установке ЭСУ-1Т/П НИИ высоких напрягкешы. Высоковольтный стержневой электрод с трубчатым экраном используется в технологическом цикле на ремонтно-механическом заводе^ЩХК г.Степногорска.

Апробация р а"б о т и. Основные результаты исследовании обсуздались на П научно-технической конференции молодых учёных и специалистов (г.Белгород, 1987 г.), на 17 Всесоюзной научно-технической конференции "Электрический развод в елдкости л его применение в проыьтаенности" (г.Николаев, 1988 г.). на УП Всесоюзном симпозиуме по сильноточной электронике (г.Новосибирск, 1988 г.), на У1 Всесоюзной конференции по физике диэлектриков (г.Томск, 1588 г.), на Всесоюзной еколо--семинаре "Физика импульсных разрядов в конденсированных средах" (г.Николаев, 1991 г.), на расширенном заседании секции Научного'Совета АН СССР "Электрофизические свойства диэлектриков дрй воздействии электромагнитных и акустических полей" (г. Иваново, 1991 г.), на научных семинарах НИИ высоких напряжении ■ (г.Томск).

П у б л и к а ц и н. По результатам выполненных последов ащй опубликовано 9 научных статей и научно-технический отчёт, получено 2 авторских свидетельства и 2 поло;:штел1.нкх решения по заявке на изобретение.

Структура и объём работы. Диссертация состоит из введен*.:.:, 4 :ло:;олс_; ийгзуюйкл, изложенных

на 174 страницах, в то:.; число 3 таблицах, содер;:шт 40 рисунков, ка 29 страница;:, список не Пользованной литературы из 155 наи-.:ei;oi!-:.!::d и щ.ило^енпо с результата'.;;! анализа погрешностей экспериментов, акта;.-:; пепкташй и внедрения результатов работы.

содешее работы' ■

Во введении обоснована актуальность проблемы,, определена мь исс.чо-сиакпГ!, с£ор;лулнровака научная новизна результатов, тра;.:ена и;, Е"а; лпюская значимость, приведены сведения об ад-обацлн ;: :.убл;.;-лцяях основных результатов работы.

. 1. а^ктраг.згаьсныЕ технологии, устройства

И IIPOSIE.Zi ИЗОЛЯЦИИ ВЫСОКОВОЛЬТНЫХ ЭЛЕКТРОДОВ В НИХ

В настоящее время в мире идёт процесс накопления строи-льных отходоз. Механические и буровзрывной способы разруше-я не позволяют р пйтноЗ ;лере утилизовать зга отходы. Поэтому ёт разработка более эффективных способов утилизации, к числу горах относи: а я электрсжпульсяый. Уке созданы полуцромыш-1ныз установки, Их успепно испытывали в г.г. Томске, Целико-да, Денинакане, ¡лоекзе.

Однако эффективность работы установок снижается из-за я.тции высоковольтных электродов. Известные приёмы повышения урса изоляции оказались ,',;елозффективньии. При утилизации ec.\v.4)Hu на изоляцию действуют электрические эрозии, год-дар . грок'шг, Последней возникает при перекрытии изолято-иа < ■.::лск:тЛ оБказуртЯ каркас. Эти факторы быстро сокра-■ дьол/.цди электрода.

.. продр.р::лт;:..:.'; периодически .меияпт оборудо-

ваняо я /оконтируют фувдгчменты. В настоящее -время для этого начина":- подменять шуровке сродства разрушения. Известие сьосо-бн буг-.'-тгшпуров в батоне ыелоэф&китив из-за Сольвейг и-у.^м-ност:. в рзргув'шкг-чх на1:ошчп!1ЯХ. Поэтому идёт разработка оолее эйфектспзнну спэопоов бурения, к числу которых относится элек-трогаотульсикП.'

Однако при использования для проь:ызкй шуров вода снл;:;аат-ся разрядные градиенты на поверхности изолятора высоковольтного электрода. Это приводит к ооврвденз) ресууоа изоляции и сажает Эффективность бурения иду ров.

С учотсы высоко? сгоккоок» электродов ресурс пвшилдсх становится ваккойшк препятствием ьа 1Л'зг пенисто внедрения названных электрои-мпульеш'х технологий.

Проблема изоляции высоковольтных электровоз дая злогтрои.'— вульерого бурения наиболее полно отражена в работах Б.О.Вг юва, Г.Е.Куртенкова и В.Г.Сотгагсова. Проблемой изоляции стеригеи^ электродов для ■ электрогидравлической технологии занимались В.А. Лкбзнсоп, И.Б.Найдис и ряд других учёных.

.Оби-дм подходом стало вшгаление. факторов, влияющих га ре-' суро изолкнда высоковольтных электродов. Установлено, что основной ра^руиешге изоляции происходит под воздействием импульсов высокого жнтакенля. Показано, что быстрее всего отказ изолятора наступает при его поверхностно:.! пробое. Одним из направлений иовшения ресурса изоляции является снинекие напряжённости электрического поля ка границе раздела сред. Особенно важным ото становится при исг.ользовашш технической воды и полиэтилена с резко о тли чшощимпс л электрофизически: ¡и характеристиками.

В связи с ПЕДохенним в шютожзй работе б::к: доставлеш: следующие задачи:

длины неизолированной части стерглевого высоковольтного элек-' трбда;

- исследовать зависимость импульсного пробивного напряжения рабочего промежутка от материала твёрдого диэлектрика, площади покрытия л места нанесения покрытия на неизолированную часть стермневого высоковольтного электрода;

- исследовать зависимость энергии, ввделяемоЗ в'канате поверхностного разряда и предпробизных потерь энергии от длины неизолированной части экрана на изоляции стер;:;кевого высоковольтного электрода;

- исследовать зависимость напряжения импульсного поверхностного пробоя промежутка в" технической воде от формы л размеров изолированной и неизолированной части коаксиального электрода;

- выработать рекомендации цо конструированию электродных устройств с повышенным ресурсом изоляции для Эй утилизации кело-зобетона и бурешш цпуров в бетоне.

2. ИЗУЧЕНИЕ ЗЛИЯтЫ ИБОЮШИ СТЗШЕВОГО аштродд НА. ИШУЛЬСНОЕ 1ГР0ВШ0Е НАП-Р.ТШЗЕ РАБОЧЕГО пга.Ег/УТКА

Известно, что разряды по поверхности изолятора стеркневого электрода в водз по наблюдаются, если напряжённость электричес-:ого поля в точке I у торца электрода (рис. 1а) по крайней ере в 3 раза вние в точке 2 у торца изолятора. Показано ак:;:е, что такое соотпосошга возможно лишь при длине ноизолиро-ашюй части Ь» электрода разной 8 рабочим промекуткам Л0 . /•<, при сдоит1.оют,ульс1£оЛ утилизации келезобетона обычно сос-?вллет ЗС-хОи Следовательно дольша быть по менее

:ч'.-о логсашю из-за чрезмерных предпрсбивных потерь

. /Ч

щ

ti

Vrt /7

п/

V. 1. Зависимость liapy.".-,. по '¿ор^у í:-'

a) cseruiîws'jiî одяггдод; б) роадвьздш okcuüíiímgíiivu

sa

r-rrrn

О is S,G 7,5 10 Sn,CM*

б /

L-':o:;cir.¡ooTL пг-сдп!?об^ев1-с лзтерь сисриш

;io::p::T.:;; S."

h.

"l

' : доз на торцо изолятора исследо-ч ,'oi'rai:i:î ;:рн npoJoo рабочего '. вод о un. гмауязсйо:г гоягря-

.oo- Л ход reiw-wcca). ТЧ-гглг.га /<у

• т,

.........Г.:о. 16. Зддпо,

' . ко торцу пзслято-

• л: гол токтрода Д. ПС-З-

- ¿рглтко- • - .: ряде" ко TOi >

K3:kv .. тол вероятность зисдрегкгл кдр:-'Л;

Г^дд.а •'-' " г разрудздлл. Сгддка яродпр:-

::• r.::i позааала, т;о йсслоиптэ ссотадляпт до с: cíu'ixco!;.: г рн А- 100-250 ш.

!' -. n¿;i¿~«i ошгллггя предяроЗзиигс потерь эиоргга яу-т?г - ".-.-wrbu-ro гдггцднрэванпя разряда в рабочем дре.-ледутло-.

п Г- a'iTO.-.îar.T'î^oKciî додачл гдпддгаторт в рабо-д: .лллртд- погачзГ к'тр.л.т-.спого пяпрягеппя. Олсдтрод-' ;.ая '.-.reva'!« з'-j'..yioti'-.: :v„с,: гслзспол утилизации жзлозоб^тска

'г iL до .сгтгг.'с'доз. Сто обстоятельство услокиг.^т ■V , - то; а л о'.нигде? -без отказ кость работ;: устагегкд т. до-

... ; .;_: использовать длт КЕПдглровалнл

" ; v'-r-x . .■-■;: ; л-и гклерглго не слоя т.г^рдою дл зло:: тр. г." ■рис.

•. : .r/.-.-.оъ в длде кольца глгзотс:! ff¡< -IG л а •J . . ... •:.• vw¿".cíjoII части злоктрода. ¡.лтзриелн г.. ои-

т::л: ~с..л.:т::л,::, 'д:л;с:чзскд: т?.-" г,е;;:'н и :.;аслл;ю-глпутатев1г. ;ак. J;. Г'КЗН';.. " о ; л ^грлленое нробнздее капрлдо

рлбл;. ■ „ ' :. '. ^ -- X1 :з ■.рядс.^р.каторно.'; ласле .. ha

= 50 мм в технической воде к при положительной полярности ил-пульса. Кроме того фиксировался разрядный ток 1р и время за-дерких до пробоя

Результаты эксперимента по пробою технической води показа-лл, что изоляционное покрытие сникает ЬЦ рабочего промежутка. Наибольшее снижение ¿¿I в 1,5 раза отмочено в опита:: с масля-но-глифталевым лаком. Аналогичные результат получены при пробое Ь0 в трансформаторном масле. Таким образом, покрытие из • слоя твёрдого диэлектрика инициирует разряд в рабочем промег.;ут-ке.

С целью оптимизации площади покрытия и места разрушения его на неизолированной части электрода исследовался импульсный пробой промезкутиа в технической воде в зависимости от указанных факторов. Площадь" изоляционного покрытия из масляно-глифталево-го лака ¿>п изменялась от 0 до 17,5 см*\

В результата эксперимента отмечено, что наибольшее снижение С1{ происходит при = 2,5 см2, нанесенном на боковую поверхность торца электрода. Оно оказалось в 1,9 раза меньше по сравнении с ¿-при = 0.

Оценка предпробивних потерь энергии в зависимости от площади нанесения лакового покрытия показали (рис. 26), что при полном покрытии последние в 1,44 раза вше, чем при минимальном покрытии £п = 2,5 см^. Это связано с тем, что при полном покрытии имеют место сквозние пробои' лака на различных участках электрода. Каналы сквозных пробоев повышают величину тока утечки в предпробтаной стадии и увеличивают потери энергии.

Анализ изоляторов эксплуатируемых электродов показал, что для них характерны 1-2 трека глубиной до 10-15 мм и пприпой до 8-10 мм. Последило, в своп очередь способствует разпуьекю изоляторов крупным скатом. Было предложено, что П1;пша3 появлешш

¿'Л'к, Дк

500

'00

х - без экрана а - к] ~ 50 л:,".' I- ¡11 - ¿0 ми

2_1__г_

а !

О Ю 20 50 40 50 О О Нз,"* о /

>¡10. 3. Зависимость сверлах э хагшо поводоюсгяого .газрчза ох дстш поиЁОлироЕйи'.с^ част:; трубчатого экрана, а) трубчатш акраг!б) результат эксперимента.

1 П*0

* л= /

!

а /

15 13 20 22 ¿4 >1, мм б /

¡с. 4. Зависимость распределения электрического доля Е в1 ЕС от степени кривизны образующей изолятора

а) коаксиальный электрод; б) результаты моделирования.

;:.."■. ia (рис.

..■•'сорднооч., ;аг.ря;.д r

- т,' -

таких. треков является дсверхпосгпз- тобой изолятора при контакте последнего с заземлённой арматурой.

Пзвзйтно, что интенсивность разрушения изсшл'-и; сьг.вана с энергией, вцделлемон в канале поверхностного разь-^а. Лам;; било лредаоаояо снимлть энергии, вкделяe:.;yi;> л ка"ляс ноясгш-остпого разряда путём установки на изолятор тру ¿чате: При. контакте с заземябпнОй арматуре.'; неизодя; экрана увеличивает падение налря:;:е;ь:я на идя лясмая в кем энорпш уменьшается. 3 ксдеднд; ■.■•.что -то приведёт к побьглзшзз ресурса изсляи;п: злек'д".дя.

lia. (рис. об) приводен.: результат;; экспэрияскддльно-раочёт--нон оценки энергии, выделяемо";, ея нтя'дгя делулердод я .янгале позериностного разряда при нулевом noTcincrtare Tpyôcvrcr.-! Это соответствует ептУсЯдии контакта изолятора с эдзеддддюё арматурой железобетона. Трубчатня экран Чр:;с. За) х,;г-.-.:;лд;-;д оояпчлк? h} относительно торца изолятора- с _д;.ся l,2Z А : где ht - дана неизолированной части электрода .'puo. Z6). но, что при использовании трубчатого экрана энергия, ;н'доляд,ая в канале разряда снимется и те;.: больг.е, чем беядд А3 и . Так саз экрана выделяемая энергия, соохаглясс я сред;::;;. -IZ>". ;, , а с экраном снимется до PC ¿д:, т.е. более чем на дерядяя ..... этом отмечено, что при соотношении Аз 5 0,5 л, ...._:-".„. энергии зевпадает дня разни-. Af

Г.ОГ^'.;:ССТ;-:ОГО П?СР:. ""РРРРОРЯ аксшльнсго £ли

Сформирование электрического пол . ъ 'роде осудозгвляотся тс-icai.ni смешения и проводимости. ^птеряед, сиро, я:;, я;: ил тока, япляется постоянная релакса:д:я среди 1: :

т г:

— а.0 —

г =£„£/> . (I)

где £й - д;:г»яокт1агчес1аая постоялка:: среда:, С - дизяоктрачскшя зро.Ш1»скооть среди, - удельное сопрсвти.ленпс среды.

Для тохпгсескон води с _/> = 30 .0:.Г;л_ 20*Ю~9 с. 3

элевхршвдульавоЗ технологии длительность импульса ;:адряг.:е:д1я много бедово д* сохняческс.!- води. В это:.: случае распределено водя в последней олзкшваотся за1:о:ю:.: Ома в до^ферездгалъпоп $орко_ а XVI коакс-гатойоЗ системн (рис. 4а) в предполокешс:, что то:: протекает :х::у.у электрода:::! в проводящей глеасоЗ среде (11.1!), ог-Г-мсленго" псверхгес. гзоагсора л плоскостью, проходящей через' тор:1?! олог.тродоз имеет вид;

$ - плотность тока в 1ШС, ^ - удельное сопротавденао 1ГПС, - .?г.\..ч"па тема в ШЗ, - ¿'-¿1 радиус г.аатгеиачъной систе-- р-;'о:;тпю с? аеоскоста, проходяще" через. горда злек-/_.одоз 1'рн / --1" ¡адгусе , до точка на лсвердлостн изолятора.

гигсхц.;:; (2) -г/о?, что расярсдедеппо поля ь 1Г.С обус-"сгс::. ,.-.::г.: 'т:'о::мес';':лз -У() . Эта зазкек-

V.;:'.. * с■■..■■ коля в цг;с коаксиальной систе-

:т: и ■ ■: ; г,;.'::

/■>'<)" ' (3)

где _ д;:',-.-о та ¡¡зксолпро::..;!!»^ части высоковольтного электрода, /) - и прута:" гпдцусг згоо-.'сксльтлого электрода, /? - показатель сгоде-.гс, характеркзуюгей крязизну с-бтпзуигчсй кзеалтера.

Лзучекко распределения по::', т ПС молодо:; г::октрол::т:гчоского

•т'.глкгезо."хл ;го~о'::^ссь в гоггснаик'иЗ системе слоктродов (рис. •'•О, :•:•:• .'огл: и упроцбн'гоп ::о::олы> реальной систе:.::: для бу-

- "•' • - лисл-торсв рассчитали по вкрамон:::: (3).

те

г

Рис. 46 характеризует распределение долг» в Ш.'.С мезду электродами в зависимости от формы изолятора. Видно, что при /7 = = 0 распределение поля неоднородное, характерное для коаксиальных систем. При s? -=1,0 поле распределяется квазподнородно, а при /7 - 2,С расщюделонгга поля обратно пропорционально раеппо-

• дслеьнпо при /7 = 0.

Taiuv.! образе:.; найдена закономерность в изменении распределения доля в ШС с гео:.:стрз:ей изоляции: коахслзльного электрода.

Так как распределение поля в ШйС :ле::ду коаксиальными злек-тродамд обусловлено степенью кривизны образу:оцзй изолятора л , то нами продаокека связь структуры деля в ;:;пдкой среде с налря-;::2in:eM импульсного поверхностного пробоя изолятора ¿¿¡пр . Исследование этой зависимости провод-члось в технической воде на изолятора:: из долиотпяена, у которых п менялся от 0 до 3,0 с ¡лагом 0,5, Поверхностный пробой изолятора осуцествлялся при ЮС£ вероятности пробоя на фронте косоугольного одиночного импульса напряжения поло:л:тедьшй полярности с крутизной фронта до I00Q гД/мкс. За Utnn принималось среднее ар::фмет:лоское из 20 измерении. Среднее квадратыческое отклонение составило I0-I5/J,

¿¿Факторным для семейства кривых (рис. 5) является м:::п> машюо Uinn пр" /7=0. При таком /> новер:и:ссть нзолято-'ра, контшжцтую^дя с ■ тохш:ческой водой становится плоской. Увеличение /7 bucsboo« повыпенпе (¿¡пп . При оначешн.х <*» --= 1,5-2,5 последнее становится макс::малы:цм при всех значениях hf . Однако каиболь'лу:;) величину приобретает &'¿пп при м -' - 2,0. При омкглашш « 40 К* г л достигает 145 гЗ, что в 2,2 раза вымс Шг?л изолятора с плоек:::,; торцом. В дальнейшем при увеличена: л ¿¿й//? начинает с;::::.:г:;ьел и пр:: О,С и

/'/ = 40 ;::.; становится в 1,4 раса гиг я сг.ссгс максимального с::а-

• 1'21п:л при /7 = 2,С.

-OSI! i-om&ulpo rac::c:,T:i ипоном м "К'р? :;оро:ш окшоонхесгоя олюпочгг.Сп:пшз:::каши siooínouces '9 •оi

у sï о': s'j o'i s'o о

-LI-

4. ;:сш-:тле!я высоказашжх атжтгояв с повипзшш шзурсад иболлщш

3 результате проз оде иных исследовакдл нами бкли разработа-пп две конструкта; внеоковольтних стеркневых электродов. У одного электрода (рис. I) токоведугет сгеркень выполнен с возможность:.) осевого увеличения неизолированной части Ьг относительно торца изолятора от 100 до 250 мл;. Изолятор второго электрода снабмо:. трубчатнм экраном, у которого Ьэ составила 40 ш, а £0 мм.

Нспнташш изоляодо стормневюс электродов проводились на электрокмпулъсноН установке зсу-1т/п, размеренно;] па полигоне 1221 ВИ в пос.Степаковсый. Объектом разрушения слухашх плптп лерекрьтй т:ша пт-63-15. Па электроды подавались импульса напряжении долол'лтельно" полярности с амплитудо:! 350 13 ц энергией 10 зад::. 3 ходе испытаний определился ресурс изоляторов в импульса:: до появления первых позрегдешй в в:;де треков. При испытаниях изсляг?о;аш:: колец оцродалякась производительность разрукокп мелозоботспа по числу илдульсов, затрачешдн: па сазрумениа едно-• го оголовья сван.

Результат:: исг-Г.ташп; высоковольтных электродов показах:, ' что накбоолиЗ ресурс изолятора (болзо ЗОСС импульсов) оказало:: у электрода с вкдзнггзднмел токоведуц;;:.! стормнэм л древземол в 4,4 раза ресурс изолятора традиционного электрода. Ресурс изолятора у электрода с трубчатым экраном оказался нимс (з сродном 1250 импульсов), но н он в 1,8 раза превзоасл ресурс изолятора у электрода обичпел конструкции.

• Результат ксштакпЗ изоляционны:: кслзц из пол::от:м:она ;: масля;;о-гл::мта;;евсго лака нгкасалн, что производите.--"

- " ■:; а::...:.:ол сто..

пспсльзсватш возросла в 1,3-1,5 раза.

Для проходхзх ыпуг.ов в бетоне разработан электрод:,л;удьс;:ын иер1ора':.ор п ксаксиглышП электрод с изолятором гппа "раструб". С цолкз ;юЕ1:„с1п:л ресурса изоляции и иТх^эктивксстл электрон.' ПуЛЬСКОгО бурения !Х7рсв бгл разработан промивоч:г.и водно-гл::-чотхшозгп раствор. Сравнение вязкости и удельного езнретлзлекля исследуемого рас хвора показах, что приемлемые получается яр;: 45-65;?. массовых доле;: гл:щер::на.

Пггзрокхя удельного соцрогсаиония раствора под когге-акто со шламом, а такие в процессе бурешш шуров показали его стабильность в точение длительного времен;. Экспериментальное строило горззопгплкшх ппуроз диаметром 65 'л: показало, что срод:---' ресурс не:¡ах изоляторов тзха "раструб" (1С" - 1.6'10° ц'.шульсов) оказался в 3-3,5 ра'за шзо росурса тредичдеплнл изоляторов т::"а

Использование кодпо-глицорлнозего растпора позволило при бурении пдуров з ботоне увеличить скорость з 1,3-1 раза до -сравнению с достигну тп::! ранее.

Основные результат^ работы сформулировали сходушцим образом: '

I. Показано сни:::01п:е вероятности появления позерхностшых пазрядоз по изоляция высоковольтного стер;:шезого электрода за зчёт кзменешгя соотношения длины неизолированной части Л*/ п 1ЛИ1Ш рабочего промежутка А> . При /', //>0 -> вероятность поверхностных разрядов УЪ I объёмо экспер;:менталь-гоп выборки сведена к нули.

Установлена связь мегду п.;пудьс;щм пробаним надрямешюм рабочего премз^'тна и покрытие:.] части высоковольтного стерневого электрода слоом твёрдого диэлектр:иса. Показана воз:.:с;;:ность

снижения :;мпульсного пробивного налря;;еш:я рабочего промежутка ■ в 1,9 раза при кольцевом нанесении покрытия из паслянс-глийтало-вого лака" в области максимально;; напряжённо с ти поля. При этом в 1,8 раза снимаются йредпробшные потери зкергкл по сравнештл с электродом без покрытия.

Обнаружено, что дримздеийо трубчатого экрана для заднти изолятора высоковольтного сторжнсзого электрода от перекрыт:;;; на заземление арматуру, позволяет пр:: контакте с последней на порядок снизить энергию, выделяемую в канале поверхностного разряда по торцу изолятора. 3 ро:;с:ме разрушения железобетона пред-проб:ш;ше потери энергии за счет дополнительной неизолированной поверхности экрана увеличиваются не боле'е 5-7^.

2. НаЗдешг закономерности в пзмонешн: распределения электрического поля в проводящей эддкой среде с геометрией изоляция коаксиального.электрода.

Установлена связь структурой поля в технической воде

и напряжением импульсного пробоя по поверхности изолятора коаксиального электрода. Показана зависимость напрджешья импульсного поверхностного пробоя от длили неизолированной части Аг высоковольтного электрода и стспенч: кр:шиз!ш образуюцей изолятора /7 . При оптимальной гео:.;етрпп изолированной :; неизолированной части высоковольтного электрода возможно повышение

¿¿тп в 2 раза относительно электродной системы рекомендуемой в литературе.

3. Разработан и испытан высоковольтн;::; электрод для 311 ут:;-лкзадш железобетона с вцдагагатася тодозодада стср;.;не:.;, ресурс изолятора которого в 4-5 раз виде ресурса изолятора традиционного электрода.

Предложены и испытаны изоляционные зло:.;о::тн ¿кольца) но

полнотгзчена к маслянс-глк.-'талезсго лака для установп! на u:í"c-:ío-вольткы.'; электрод с шззлгаятася vokobs^ic:í стер:':':::.:, шзго-ля27л:о я 1,3-1,5 уаза повысить о0м>зкт:1в;:ссть разрушения мс:: особо топа.

традиционно!; сльктродно;: слотов.

$30" для Sí перфоратора, ресурс которого з 3-3,Л раза j.iuo ре-' сурса изолятора трад^гцконпол пормы "'лайба".

' • "'"OKO'.'^í гг*РтСг' гт""' гр з Tj'- 1С'С п,т-;о ПИСС'КС" ОЛТ^С! 'IJ2C Г1 'Ю'С'^ 'Х|Т' о и

для 3": утилизации-делозсботопа длину Af кг:::5::-

мать по мзиоз 2-х длин рабочего яроглояутаа А» - ;:опол1,&овйТЬ изоляционные глэиекш (кольца) лз тзордш: дкзлозхргяоз для сш:-кегсгя предпробившлх потерь эксрппг. В случае значительно:; тол-иш разрушаемого г.елезоботопа рзкомзцду ется для заднты изолятора использовать трубчатый экран.

Рекомендуется при разработке высоковольтных электродов для S1I бурения сяуров присылать- степень кр:шпзш»' образуемой изолятора /7 2, а оптимальную величину неизолированной часты

hf в зависимости от параметров генератора импульсов напряжения и электропроводности промгаочноЗ пздкостд определять экс-першлентально.

5. Определены основные направления дальнейгдп: ксследовшдй i разработок для совершенствоватая высоковольтных электродов с ювысеннш ресурсом изоляции:

- полек материалов-для изоляционных элементов (колец), устанавливаемых на высоковольтный атоктрод с вцдзпгажимся тоководу-'-

¡зы.стерглю:.;, уотоичшшх к электрической эрозии н ьизшшчоохспа ударам;

- повыазнпе сопротивления контакта трубчатого экрана с заземлённой арматурой ;:;еле зобе тока;

- предотвратите инициирующего действия пузырьков воздуха и газов, дрплипаюдих к поверхности изолятора коаксиального электрода при бурен:и! гяуров.

Основные результате дассертаща одубоковаш в следунздх

работа:;;

1. Баранов Л.Н., Хривоносенко A.B. Влияние распределения поля в проводящей среде на надряг.ешю поверхностного пробоя изоляторов коакспатъпой системы //Журнал технической' физики. -ISS0. - Т. 60. - 3..S. - С. I67-1GS.

2. A.C. I4593I8 СССР 32IC 37/13. Елоктронмпудьсннё нородоразру-ьазегё инструмент /А.Н.Баранов, А.В.Хризодосепко, II.Ii.Слеп- ■ доза (СССР). - Jj 4264043; Заявлено I6.06.S7.

3. A.C. 1503398 СССР E2IC 37/18. Снаряд для бурегпя с;за::с:н электрнчос:адя1 импульсными разрядами /А.В.Хрнзоноседко, А.II. Баранов (СССР). - .0 4250450; Заявлено 25.05.07.

4. Пододлт. редение до заявке па изобретение В02С 10/18. Бисоко-вольтшй электрод .для злектроимпульсного разрушения твёрдых материалов /А.Н.Баранов, П.Т.Зиновьев, ^..Г.Танбаез (?д). -

4302537/33. Заявлено IS.I2.S0, выдано 26.03.Sx.

5. Полоилт. решокпе до заявке на изобретение IIOIT S/00, Б21Д 26/12. Устройство для шппдшрозаиия электрического разряда в воде /А.Н.Еараноз, II.Т.Зиновьев, Б.З.Семкпп, „..Г.Танбаез (Р^). - 502I6CS/07. Заявлено i2.07.SI, видано 27.02.S2.

6. Баранов А.11., Крпвоносснко A.B., Сдондоза II.1С. Влияние э.дск-тродоз коаксиальной системп на напряжение поверхностного

пробоя махбозого изолятора з воде //Изоляция высоковольтных электрофизических установок: Сб.науч.тр. - Томск, 1288. -С. 152-163.

Баранов A.Ii., Крнзоносспкэ А.З; ЗдектропмпудьсшЛ способ образования отверст:;!! в бетоне /АйнгсовзапстроЛ СССР рзксмок-дует для внедрения: научнс.-тахн.ллрзрмац.сб. - Ярославль, 1089. - С. 1-2.

. Баранов А.П. ,со2оркойсгговош:о технологии разрушения м.слозо-бетошпх и бетонных фук.да:с:ггоз //иолодиз учение - отрасли стрситехыгнх материалов строительству: Тез.дохл. П каучно--тсхн.кснО. - Белгород, ISO?» - 50 с»

. Крнво;:осе1п:о A.B., Баранов А»Н» !1локтро:.:аг:л:т.'ие'] преобразователь для разр;Щ10пмпульспоп техколопги //Злоктр:лески: разряд в йшссоой! и его применение в промыияенностн:.Тез. докл. 17 научпо-техп.конф. - Николаев, 1983. - Ч. I. - С. 242-243.

D. Кр:тоносенко A.B., Баранов А.II. Генератор высоковольтных наносекуцщшх импульсов: Тез.докл. УП Зсесоюзн. енэгазг^ма по сильноточной'электронике. - Томск, 1983.- - Ч. LI. - С. 99-101. ' ' ' ■

Баранов А.К., пр:гвопссешсо A.B. Повышение поверхностного пробивного напряжения изоляторов коаксиальных электродоз в воде //Пробой и электрическое старение диэлектриков: Тез. дскл. У1 Бсесоюзн.кону. по физике диэлектриков. - Томск, 1933. -С. II3-II4. . Бараков A.II., З-шозьев II. Т., Талбаез «.Г. 11с следов ан:е тре-:з:нгостс1.кости изоляцп: високовольтйых электродов электро-ачлульсных установок разрумегпгя »нокондиционного г.елезобето-на //Ссгпка м лгульеных разрядов в коддененровапгкх средах:

Tos.докл. У Всеооюзн. ^млаыйс.минара. - Николаев, I9SI. -С. 19-20.

13. Барар.Оз А.II. Вксоковольтпач проводимость технической води с добавками кароопкдмогсицеллагоза п глицерина //Электрофизические свойства дизлектрглов при воздействии электромагнитных и акустических нолей: Тез.докл. расширенного заседания секции Научного Совета АН СССР. - Иваново., 1291. -6с..

14. ¡Зиновьев Н.Т., Танбаез Z.T., Баранов АЛ1. .и да. Провести пс-

»

слздованпл по (¿пзнческим основе;,! разрупе;п:я бетона и железобетона при разруелпце.м воздействии электрической искри. Провести поеледезагихя долговечности электрода, поиск оптимальной конструкции электрода //Отчёт по ::/д I4-C/8S по Гоозока-, зу j,": 05-C076-S7 п. 2. - Гос.регистр. GI.9.IG.CI6256. -1290. - 94 с.

cgSU

Подписано к печати V. //■ • Заказ /.ЦСП. Т:;ра:.: IC0 экз.