автореферат диссертации по энергетике, 05.14.02, диссертация на тему:Феноменологические основы технологии энергетических резисторов
- доктора технических наук
- Манчук, Руслан Владимирович
- город
- Новосибирск
- год
- 2000
- специальность ВАК РФ
- 05.14.02
Автореферат диссертации по теме "Феноменологические основы технологии энергетических резисторов"
На правах рукописи
|Д
Манчук Руслан Владимирович
Феноменологические основы технологии энергетических резисторов
Специальности: 05.14.02 - Электрические станции (электрическая часть), сети,
электроэнергетические системы и управление ими, 05.23.05 - Строительные материалы и изделия.
АВТОРЕФЕРАТ
диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук
Новосибирск-2000
Работа выполнена в ОАО "Сибирский научно-исследовательский институт энергетики" и Новосибирском государственном архитектурно-строительном университете.
Научный консультант: доктор технических наук, профессор Горелов Валерий Павлович.
Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор
Манусов Вадим Зиновьевич, доктор технических наук, профессор Халин Михаил Васильевич, доктор химических наук, профессор Бердов Геннадий Ильич.
Ведущее предприятие - ОАО "Сибирский проектно-изыскательский и научно-исследовательский институт эпентетических систем и электрических сетей".
Защита состоится "06" октября 2000 г. в 1200 часов на заседании диссертационного Совета Д. 116.05.03 в Новосибирской государственной академии водного транспорта по адресу: 630099, г. Новосибирск, ул. Шетинкина, 33.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Новосибирской государственной академии водного транспорта.
Автореферат разослан "М " августа 2000 г.
Ученый секретарь диссертационного Совета Д.116.05.03, кандидат технических наук, доцент
В.Ф. Тонышев
-035.5-1 А. о
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Развитие энергетики в России основывалось на укрупнении единичной мощности электростанций и их агрегатов, создании системообразующих линий электропередачи высоких напряжений, расширения и усложнения распределительных сетей.
Сложившаяся к настоящему времени структура ЕЭС России формировалась на протяжении длительного времени, в течение которого существенно изменились как требования к основному оборудованию, так и условия его работы. Это привело к тому, что в семидесятых годах на значительном числе электростанций и подстанций энергосистем токи коротких замыканий превысили техническую возможность высоковольтного оборудования. К 1980 году общее число выключателей напряжением 110 кВ и выше, не соответствующих условиям эксплуатации, превысило 6000. Столь же актуальной стала проблема динамической стойкости трансформаторов. Уровень токов коротких замыканий в крупных энергосистемах достиг 35...45 кА на напряжениях 110...500 кВ, а в отдельных узлах 50...55 кА. Это привело к увеличению аварийности в энергосистемах и снижению надежности электроснабжения потребителей.
Возникшее техническое несоответствие применяемой аппаратуры условиям ее эксплуатации может быть разрешено: заменой оборудования на более мощное и совершенное; применением схемных мероприятий, введением в схемы энергосистем дополнительных устройств, снижающих скорости восстанавливающихся напряжений и токи коротких замыканий; модернизацией существующего оборудования.
Замена оборудования на более совершенное является в техническом отношении наилучшим решением. Однако это сложная производственная проблема, требующая больших капитальных вложений. Поэтому комплексное использование схемных мероприятий и модернизации существующего оборудования приняты как наиболее экономичный способ согласования условий эксплуатации и технических возможностей используемого оборудования.
Одним из эффективных средств повышения надежности и устойчивости работы энергосистем является применение в электрических схемах и аппаратах мощных активных сопротивлений - резисторов, которые позволяют демпфировать переходные электромагнитные и электромеханические процессы при авариях и коммутациях в электрических сетях. Традиционные решения, основанные на применении для этих целей резисторов на основе
сплавов высокого сопротивления, не в состоянии удовлетворить современные требования либо по техническим, либо по экономическим причинам. Поэтому актуальной стала проблема создания резисторов электроэнергетического назначения относительно невысокой стоимости при достаточных технических характеристиках.
Создание с участием автора нового композиционного материала -электропроводного бетона (бетэла), обеспечило условия для разработки на его основе резисторов электроэнергетического назначения, а организация их серийного производства на Опытном производственно -техническом предприятии "Энерготехпром" (г. Москва) позволила внедрить устройства, схемы и методы, обеспечивающие повышение отключающей способности высоковольтных выключателей, ограничение токов короткого замыкания, повышение динамической устойчивости энергосистем, надежное отключение конденсаторных батарей и т.п.
Способность бетэла нагреваться при протекании через него электрического тока определила перспективность создания из бетэла низкотемпературных объемных нагревательных элементов различного назначения. Обладая большой теплоаккумулирующей способностью, относительно небольшой единичной мощностью и достаточным ресурсом работоспособности, бетэловые нагреватели позволили разработать и реализовать тепловые системы, устройство которых на других типах нагревателей малоэффективно или нецелесообразно.
Создание и внедрение бетэловых резисторов в электроэнергетику, промышленное производство и разработка новых устройств, схем, методов и систем было связано с необходимостью решения ряда качественно новых научно-исследовательских, конструкторско-технологических и специальных электротехнических задач. Это определило специфику выполнения исследований и вызвало необходимость привлечения различных научных направлений: электрофизики, физики твердого тела, техники высоких напряжений, физической химии, химии и технологии силикатов, технологии строительных материалов, призванных объяснить закономерности изменения электрофизических и физико-механических свойств бетэла, особенности формирования структуры, определить пути совершенствования характеристик композиций и повышения надежности резисторов и нагревателей.
Отсутствие информации о закономерностях изменения электропроводности бетэловых резисторов в слабых и сильных электрических полях и их надежности в условиях реально воздействующих электрически* нагрузок не позволяло прогнозировать поведение резисторов в процессе эк-
сплуатации и назначать научно-обоснованные режимы работы, нормировать рабочий ресурс, конструировать наиболее эффективные с точки зрения технико-экономических показателей резисторные установки и устройства, совершенствовать свойства резисторов и нагревателей и расширять их функциональные возможности. Это определило актуальность исследований, направленных на изучение закономерностей изменения электрофизических свойств бетэловых композиций, используемых при производстве резисторов и нагревателей, а также научного обоснования разработки технологических методов изменения электропроводности, стабилизации свойств и повышения надежности изделий из бетэла, методики расчета резисторных установок с учетом рабочего ресурса и особенностей эксплуатации.
Цель и задачи работы. С учетом актуальности проблемы целью работы является исследование и научное обоснование закономерностей изменения электрофизических свойств и методов направленного их регулирования в бетэловых композициях.
Основными задачами, вытекающими из сформулированной цели являются:
- экспериментальное исследование особенностей слабо- и сильнополевой электропроводности бетэловых композиций в зависимости от факторов технологии и характера воздействующего напряжения;
- анализ факторов, определяющих основные закономерности изменения слабо- и сильнополевой электропроводности, нелинейности вольт-амперных характеристик и энергетической прочности композиций;
- разработка основных положений теории электропроводности бетэловых композиций в слабых и сильных электрических полях;
- исследование структуры бетэла и ее взаимосвязи с электрофизическими свойствами с учетом характеристик компонентов, технологических и физико-химических процессов, формирующих структуру композиций;
- определение и технологическая разработка методов изменения нелинейности вольт-амперной характеристики(ВАХ) композиции, а также повышения стабильности свойств и эксплуатационной надежности резисторов;
- оценка возможности расширения области применения композиций. Разработка, экспериментальная проверка и практическая реализация новых эффективных технических решений с использованием бетэла и изделий на его основе.
Методы исследования. Для выполнения поставленных в работе задач использовались теоретические и экспериментальные методы. Теоретические исследования основывались на использовании основных положений и расчетных уравнений электрофизики и химии силикатов: теории эффективной среды и протекания, механизмов сильнополевой электропроводности в твердых телах и теории гидратации минеральных вяжущих. Экспериментальные исследования проводились на лабораторных образцах резисторов и промышленных бетэловых резисторах при использовании аттестованного испытательного оборудования НИЦ ВВА (г. Москва), ОАО "ЭЛСИБ", ОАО "СИБНИИЭ" (г. Новосибирск).
Обоснованность и достоверность результатов обуславливается корректным использованием соответствующих решаемым задачам математических методов и законов электрофизики и химии силикатов, высокой адекватностью математических моделей исследуемых объектов. Выводы и рекомендации подтверждены результатами полученными в лабораторных условиях и использованием современных методов, часть из которых самостоятельно разработана автором, а также положительным опытом промышленного производства и эксплуатации резисторов в энергосистемах страны.
Научная новизна работы состоит в решении крупной научно-технической проблемы создания мощных бетэловых резисторов, обеспечивающих повышение надежности и эффективности работы электроэнергетической системы страны и ее электрических сетей. Новые элементы работы заключаются в следующем:
1 .Установлены прежде не наблюдавшиеся закономерности изменения электропроводности бетэла. Особенности электропроводности объяснены с позиций разработанных моделей электропроводности.
2. Впервые показано, что для описания электропроводности бетэла в слабых электрических полях применима теория протекания в широком диапазоне возможных соотношений концентраций компонентов. Разработаны расчетные формулы для определения электропроводности. Установлена зависимость отдельных параметров теории протекания от свойств компонентов и условий технологии.
3. На основе высоковольтных исследований электропроводности бетэловых резисторов в сильных электрических полях, установлено, что вольт-амперные характеристики резисторов в определенных условиях нелинейны и обладают гистерезисом.
4. Установлено, что основным механизмом электропроводности бетэ-ла в сильных электрических полях является теория протекания в сильном поле.
5. Исследованы закономерности изменения рабочего ресурса бетэ-ловых резисторов. Создана методика расчета мощных резисторных установок с учетом вероятностного характера рабочего ресурса резистивных элементов и воздействующих электрических нагрузок.
6. Исследована структура бетэла и установлена взаимосвязь параметров структуры с особенностями электропроводности, стабильности и надежности бетэловых резисторов. Разработаны технологические методы регулирования характеристик бетэла.
7. На основании исследований особенностей электропроводности бетэла, структуры и разработанных методов регулирования характеристик создан новый класс нелинейных композиционных материалов углерод-ок-. сид-силикатное вяжущее.
8. Расширены области возможного применения бетэловых композиций: разработаны, не имеющие аналогов в отечественной и зарубежной практике, протяженные тепловые системы защиты грунта от промерзания; тепловые системы подогрева ступеней открытых входов станций метрополитена; тепловые системы для интенсификации технологических процессов в гидротехническом, промышленном и гражданском строительстве.
9. Впервые исследована и экспериментально проверена техническая эффективность использования бетэловых композиций в качестве экранирующих материалов для защиты объектов от электромагнитных воздействий.
Научная новизна подтверждена 43 авторскими свидетельствами на изобретения и зарубежными патентами.
Практическая значимость и реализация результатов работы. Комплекс исследований, изложенных в работе, выполнялся в соответствии с целевыми комплексными научно-техническими программами ГКНТ СССР по темам:
- 0.01.06.07.Н13 "Разработать устройства для ограничения токов короткого замыкания и восстанавливающихся напряжений и определить их технико-экономические показатели", (1976...1980 гг.);
- 0.01.06.07.Н5* "Разработать изолирующие и проводящие элементы линий и подстанций с использованием новых материалов и испытать их в условиях эксплуатации'", (1976... 1980 гг.);
* Автор является научным руководителем НИР по этим темам.
7
- 0.01.06.Ц.05.02.Н4* "Создать и испытать мощные бетэловые резисторы с повышенной удельной аккумулирующей энергией, схемы и устройства с резисторами для повышения динамической устойчивости и ограничения токов короткого замыкания", (1981...1985 гг.);
- 0.01.06.10 "Дальнейшее повышение эффективности, надежности и управляемости электрических сетей и энергосистем ЕЭС СССР". Задание ПН' "Продолжить работы по созданию бетэловых резисторов и резистор-ных установок электроэнергетического назначения с повышенными технико-экономическими показателями", (1985...1990 гг.);
- Сводная программа научно-исследовательских и опытно-конструкторских работ (СП НИОКР "Сибирьэнерго"), утвержденная Корпорацией "ЕЭЭК", Департаментом стратегии развития и научно-технической политики РАО "ЕЭС России". (1996... 1999 гг.).
Выполненные в рамках этих программ исследования и рекомендации использованы при разработке и организации серийного производства бетэловых резисторов на предприятии "Энерготехпром" (г. Москва); модернизации электросетевого оборудования и устройств повышающих надежность электрических сетей; производстве электрических тепловых приборов и мощных тепловых систем для нужд электроэнергетики.
Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на Всесоюзных и региональных совещаниях и конференциях, в том числе:
- Научно-техническом совете Министерства энергетики и электрификации СССР. Москва, 1976 г.;
- Научно-техническом совещании по применению резисторов в энергосистемах. Баку, 1978 г.;
- Всесоюзном научно-техническом совещании "Применение в электроэнергетике мощных бетэловых резисторов и резисторных установок". Новосибирск, 1980 г.;
- Всесоюзной научной конференции "Физика диэлектриков". Баку,
1982 г.;
- Пятой Всероссийской научно-технической конференции "Энергетика: экология, надежность, безопасность". Томск, 1999 г.;
- Международной научно-технической конференции "Композиты -в народное хозяйство России". Барнаул, 1999 г.;
- Научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава Новосибирского государственного архитектурно-строительного университета. Новосибирск, 1998, 1999, 2000 гг.
Часть работ экспонировалась на ВДНХ СССР: разработка и внедрение модернизации воздушного выключателя ВВН-110-6 путем установки резисторов РБШН, 12.10.76 г. награждена бронзовой медалью; разработка резистора из электропроводного бетона, 18.12.84 г. награждена бронзовой медалью.
Материалы исследований, изложенные в диссертации, являются составной частью работы "Создание и организация промышленного производства бетэловых резисторов для защиты оттоков короткого замыкания Единой электроэнергетической системы страны", удостоенной Государственной премии СССР в области науки и техники за 1985 год .
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Результаты электрофизических, физико-химических и технологических исследований бетэловых композиций. Анализ закономерностей изменения электропроводности бетэла в слабых и сильных электрических полях.
2. Теоретическое обоснование особенностей электропроводности бетэла и мощных резисторов на его основе. Разработка математического аппарата для расчета электропроводности бетэловых композиций и оценки на стадии проектирования пригодности компонентов, составов и технологических режимов для получения композиций с заданной электропроводностью.
3. Исследование закономерностей изменения рабочего ресурса бетэловых резисторов. Создание методики расчета мощных резисторных установок.
4. Разработка научно-технических основ создания высоконелинейных композиционных материалов гидратного твердения. Новый класс нелинейных композиций углерод-оксид-силикатное вяжущее. Электрофизические и технологические исследования.
5. Разработка технологических методов изменения электропроводности и нелинейности, повышения стабильности и надежности свойств резисторов. Технологическая реализация способов направленного изменения свойств бетэловых композиций.
6. Исследования связанные с расширением области возможного применения бетэловых композиций. Разработка мощных электротепловых систем защиты грунта от промерзания; систем подогрева ступеней открытых входов станций метрополитена; тепловых систем для интенсификации технологических процессов в электроэнергетическом, промышленном и гражданском строительстве. Разработка композиционных экранирующих материалов для нужд электроэнергетики.
Публикации. Результаты исследований изложены в 127 научных трудах, из которых 26 авторских свидетельств на изобретения, 17 зарубежных патентов (Англия, Франция, Германия, Канада, Швеция, Италия), 2 монографии, 22 статьи, 60 отчетов по научно-исследовательским работам.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы из 243 наименований и 4 приложений.
Общий объем работы составляет страницы, включая рисунков и таблиц.
ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ
Во введении освещена актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследований, указана научная новизна и практическая значимость работы, перечислены основные результаты, выносимые на защиту, указан основной вклад автора.
В первой главе кратко изложена история создания нового электротехнического материала, названного бетэлом.
Бетэл - это искусственный композиционный материал, обладающий электронным характером электропроводности, полученный в результате твердения рационально составленной смеси дисперсного технического углерода, минерального вяжущего, диэлектрического наполнителя и воды.
Ценность бетэла определяется тем, что он обладает широким диапазоном электрофизических и физико-механических свойств (табл. 1) и по сравнению с другими электропроводными материалами обладает рядом преимуществ: недефицитность и относительно низкая стоимость составляющих компонентов, несложная технология производства, регулируемая электропроводность и стабильные, удовлетворяющие эксплуатационным требованиям, электрические и теплофизические свойства. Эти преимущества позволили создать на основе бетэла мощные высоковольтные резисторы электроэнергетического назначения и осуществить их широкое внедрение в энергосистемах страны.
Проведен анализ современных представлений об электропроводности бетэловых композиций и ее связи со структурой, в ходе которого показано, что разработанные ранее модели структуры и расчетные формулы для описания зависимости электропроводности (ст) бетэла от объемной концентрации углерода (С,) пригодны только для объяснения конкретных экспериментальных результатов. Комплексное решение задачи взаимосвязи электропроводности - структуры - технологии не осуществлено, в то
время как зависимость аСС^ является основной, определяющей возможности применения композиции. В силу этого особое значение приобретает теоретический анализ электропроводности бетэла, как функции С,, основанный на физически обоснованных моделях структуры, с учетом свойств компонентов и технологии, позволяющий оценить возможные пределы и разработать технологические методы регулирования основных характеристик композиции.
При определении эквивалентных характеристик в композиционных материалах обычно используются два сильно различающихся подхода - теория эффективной среды (ТЭС) и теория протекания (ТП). Общая задача ТЭС и ТП - расчет кинетических коэффициентов (например, удельной электропроводности, теплопроводности и т.п.) гетерогенных сред в зависимости от кинетических коэффициентов и концентраций компонентов.
Таблица 1
Основные свойства бетэла
№№ Наименование параметра Единица изме- Величина пара-
п/п рения метра
1 Удельное электрическое Омм Ю"г... 10*
сопротивление
2 Допустимая плотность тока при переменном напряжении (Г = 50 Гц) Ам2 (0.01...10)-104
3 Допустимая напряженность электрического поля Вм"1 (3,0 ...15).Ю4
4 Удельная разрушающая энергия при однократном включении Джм' (1,5 ...5,0) -108
5 Допустимая температура кратковременного нагрева К 523
6 Температурный коэффициент сопротивления КГ' -(3...40Н0"4
7 Удельная теплоемкость Джкг'К"1 (4,0 ...9,6) '102
8 Удельная температуропроводность мг-с (4,5...30).Ю'7
9 Удельная теплопроводность Вт.м'1 К'1 0,3 . 2,9
10 Коэффициент линейного расширения 1С' (10...11).10^
11 Средняя плотность кг-м"3 (1,3...2.4)-103
12 Общая пористость % 10...45
13 Разрушающее усилие при осевом сжатии МПа 10...150
Применение этих подходов к бетэлу показало, что все наиболее известные методы и расчетные формулы ТЭС (Оделевского, Лихтенекера, Нетушила, Бруггемана, Дульнева и др.) не достаточны для определения электропроводности бетэла. Экспериментальные и рассчитанные по формулам ТЭС зависимости СТ(С,) сильно различаются. Последнее связано с тем, что в ТЭС используются упрощенные модели, которые не учитывают случайный характер объемного распределения компонентов, распределение частиц компонентов по размерам, технологические особенности формирования композиции и т.п.
Теория протекания построена по аналогии с теорией фазовых переходов второго рода и описывает поведение кинетических сред в окрестности точки перехода структуры композиции от матрицы с включениями к структуре со взаимопроникающими компонентами. С этих позиций ТП значительно ближе к бетэлу. Однако теория протекания тоже не учитывает особенностей технологии реальных композиций. В силу этого её подходы и расчетные формулы могут быть применены для описания зависимости ст(С,) бетэла, если будут учтены возникающие в процессе технологии изменения в структуре и свойствах компонентов. Наиболее сильное влияние технологические воздействия оказывают на электропроводность углерода и соотношение компонентов в конечной структуре.
Расчетные формулы теории протекания устанавливают связь электропроводности композиции с удельными электропроводностями компонентов при всех возможных их соотношениях в композиции:
<7 =
10
о^С.-СюУ.С^С
где I, q, Б - критические индексы, связанные соотношением 1). С)0 -
порог протекания, концентрация электропроводного компонента, при которой образуется первая электропроводная цепь от электрода к электроду; С, 1 С, - соответственно, объемная концентрация электропроводного и диэлектрического компонента; а, и (У, - соответственно, удельная электропровод ность электропроводного и диэлектрического компонента.
Рассматривая экспериментальные зависимости электропроводное ти бетэла от объемной концентрации углерода (С,), усилия уплотнения (Р) у
температуры гидротермальной обработки (Т) с позиций теории протекания необходимо отметить поведение основных параметров теории:
- постоянство критических индексов и их близость к традиционным в теории протекания значениям;
- зависимость порога протекания от размера и, следовательно, внутренней пористости частиц углерода; постоянство его численного значения при различных условиях уплотнения и температурах обработки бетэла;
- зависимость удельной электропроводности углерода в композициях от усилия уплотнения и температуры, ее отличие от экспериментально полученных на порошках углерода.
В связи с этим исследована внутренняя пористость углерода в зависимости от размера его частиц, которая хорошо апроксимируется выражением:
где с!; - средний размер частиц; с!0=26-10 5 м - максимальный размер частиц
с нулевой пористостью; с!к =2,5* 10 3 м - минимальный размер частиц, при котором достигается максимальная пористость (50 %), не меняющаяся при дальнейшем укрупнении частиц углерода; ш=0,54.
Исследования пористости пекового кокса и различных видов технического углерода (промышленные сажи) позволили определить концентрацию углерода в плотном теле в конечной структуре бетэла по формуле, увязывающей объемные доли всех компонентов входящих в композицию:
где у - коэффициент, зависящий от плотности углерода (для кокса - 0,322, для технического углерода-0,280); т, и т, - соответственно масса цемента и углерода; А, и А, - эмпирические коэффициенты, зависящие от типа углерода.
В результате исследования влияния технологии, в частности, усилия уплотнения, температуры, размера частиц и их распределения по фракциям на электропроводность дисперсного углерода разработаны эмпирические
(Зга0Г
П;= 0,41 1-е
(2)
(3)
формулы для оценки а,(Р, Т, ё,) и определены численные значения входящих в них коэффициентов (к,, к,, к и Ь) для различного типа углерода:
- для полифракционного кокса,
а', = 3,0 • 102 кк2с!(Р0-6 -0,8X0,92-0,14Т). (4)
- для технического углерода,
а;=к,-к2Рь. (5)
В литературе удалось обнаружить единственную работу Маллиариса и Турнера посвященную исследованию зависимости С|0 от дисперсности компонентов, в которой показано, что ёСш/ёГ>0 ( Г =ё,(ё,)"1; ё, и ё, -соответственно, средний размер частиц проводника и диэлектрика).
Для бетэла, в условиях фиксированного ё, «(2...4)-10~5м и учете внутренней пористости углерода, наилучшее совпадение расчетных и экспериментальных значений С10 достигается при выборе, в качестве расчетного размера углерода - среднего по всем фракциям (рис.1).
0,5
0,3
ОД
Ю-2 Ю-1 10° 101
Рис. 1 Расчетные и экспериментальные значения порога протекания от соотношения размера частиц компонентов бетэловых композиций
В этом случае формула для определения порога протекания имеет
вид:
Г 1
С10 =0,41-----—
10 Г + 1 (1 + 8/с1,)п ' (6)
С10
Л
Ь •л \
• V \
гшгол а}Ш омам
кте+ыщт )ГМГШ • в
?гмрш д А Г
сат о В
ы т1 У, ы т1 У,
где у , У1 - соответственно плотность монолитного углерода и углерода ¡-ой фракции; ш1 - масса ¡-ой фракции; ш£ - суммарная масса углерода; п - 0,45.
Близость численных значений С10 в различных композициях при одинаковом Г , видимо, свидетельствует об универсальности зависимости
С,„(П.
Формулы (3...6) позволяют при описании зависимости СГ(С() бетэ-ловых композиций учесть наиболее сильно влияющие технологические факторы. Оценивая область возможного применения разработанных формул необходимо отметить, что с ростом объемной концентрации углерода и уменьшением усилия уплотнения отклонение расчетных значений от экспериментальных возрастает (рис. 2). Это может быть связано с тем, что по мере увеличения объемной концентрации углерода, структура композиции все в большей степени приближается к матричной на основе углерода. Однако анализ, в ходе которого сравнивались экспериментальные зависимости с рассчитанными по наиболее типичной для матричных структур формуле
2С,
Оделевского-Винера, ~~ 2 — 2С доказывает>что вплоть до предельных
С, переход к матричной структуре не наблюдается. Верхний предел применимости разработанных формул С,0 +5С|т) >0,7...0,8, т.е. при С,>С10
практически во всем диапазоне значений С, бетэл имеет структуру из взаимопроникающих компонентов и расчетные формулы теории протекания могут быть использованы при всех значениях С,>С10.
Нижний предел применимости теории протекания для бетэловых композиций полностью согласуется с теоретическими положениями. При характерных для бетэла численных значениях критических индексах 1= 1,75+0,05, q= 0,9+0,1, 065±0,05) составляет |8С||«10',...10-3, т.е. ширина запрещенной области 2|8С,| - очень малая величина. Вероятность попадания экспериментальной точки в такой интервал незначительна.
композиций
1 - сажа П-803; 2 - кокс, ё<4-105 м; 3 - кокс, с1=(14...20) -Ю"5 м; 4 - кокс,
полифракция.
Различия экспериментальных и расчетных значений электропроводности могут быть связаны с современным уровнем технологии производства бетэла. Разработанные формулы весьма чувствительны к точности задания входящих в них численных параметров, определяемых экспериментально. При корректно заданных исходных величинах различие расчетных и экспериментальных значений электропроводности не превышает ± 15...20 %.
Во второй главе исследована электропроводность бетэловых композиций в сильных электрических полях при воздействии напряжения различной интенсивности, частоты и длительности импульса. Установлены ранее не наблюдавшиеся особенности изменения электропроводности. Показано, что ВАХ резисторов из бетэловых композиций обладает нелинейностью, при этом ток восходящей ветви ВАХ больше тока спадающей ветви. Нелинейность и гистерезис возрастают с амплитудой и частотой воздействующего напряжения. С уменьшением объемной концентрации углерода нелинейность ВАХ и площадь петли гистерезиса увеличивается. Рост напряженности электрического поля приводит к инверсии ВАХ - ток восходящей ветви становится меньше тока спадающей ветви. При этом момент инверсии зависит от номинала резистора и напряженности поля на нем; с ростом напряженности поля все в большей степени на инверсию ВАХ влияет частота. То есть, сильнополевая электропроводность композиционных резисторов зависит от скорости изменения воздействующего на них напряжения (сШ/ск). Большей скорости соответствует более быстрое изменение динамического сопротивления - ^(Е). На количественные параметры зависимости Яе(Е) влияют свойства составляющих компонентов и технология изготовления резисторов. Наиболее сильно Яе(Е) зависит от объемной концентрации углерода.
Закономерности изменения сильнополевой электропроводности находят объяснение с позиций разработанной структурной модели композиции и единичных контактов углерод-углерод. Экспериментально-теоретический анализ сильнополевой электропроводности позволяет считать, что форма ВАХ резисторов может зависеть от релаксационных явлений: времени захвата носителей на ловушки (Тс) и времени жизни носителей на ловушках (Т,). С позиций соотношения длительностей Тс, X, и импульса воздействующего напряжения Тим находят объяснение особенности экспериментальных ВАХ (нелинейность, гистерезис и его частотная зависимость). Форма ВАХ мало зависит от крутизны фронта импульса воздействующего напряжения, это позволяет при анализе зависимости тока от напряжения использовать механизмы электропроводности и расчетные формулы полученные в стационарном приближении.
Оценка электрофизических и структурных параметров, характерных признаков и условий существования различных механизмов электропроводности, выполненная в работе, позволяет предположить возможность нескольких механизмов: ток ограниченный объемным зарядом; эффекты
Пула, Франца-Келдыша; теория протекания в сильном поле. Для этих механизмов электропроводности, которые в общем виде описываются формулой:
1 = 1,
( и п ( и1 т
ехр Ь
(7)
можно ввести унифицированную для всех механизмов запись:
I = 10 ехр
п1п
Ч^оу
+ Ь
^0у
(8)
где п, ш, в - эмпирические коэффициенты различные для каждого механизма.
Нелинейность ВАХ определяется из зависимости и = А1а , где а -коэффициент нелинейности. Преобразовав эту зависимость в виде
1=д~!и'/аи заменив 1/а на Р с учетом формул механизмов электропроводности получим
ЛР
_и
^оу
(9)
Приравняв (8) и (9) получим выражение для определения Р виде:
Р = п + Ьтехр
Ч^оу
1п
и
и
(10)
о У
Достоинство(8,10)состоит в том, что такая запись позволяет сразу указать зависимость Р(и). Из формулы видно, что экспоненциальный множитель в зависимости 1(и) приводит к тому, что Р зависит от напряжения и растет вместе с ним. При этом увеличение коэффициента нелинейности связано с уменьшением и0 для всех рассмотренных механизмов электропроводности. Анализ конкретных величин в структуре позволяет выяснить какие физические и геометрические параметры композиционного материала и каким образом следует изменять с целью регулирования нелинейности ВАХ.
Исследование механизмов электропроводности бетэловых резисторов проводилось путем перестройки экспериментальных ВАХ в спрямля-
18
ющих координатах. Нелинейные участки ВАХ резисторов спрямляются в координатах 1п1~и, 1п1/и~и, 1п1~и\ характерных для нескольких механизмов (ток, ограниченный объемным зарядом; эффекты Пула, Франца-Келдыша; теория протекания в сильном поле). Оценка критериев применимости этих механизмов приводит к выводу, что во всех случаях наиболее вероятна - теория протекания при сильном заполнении барьеров (у высокоомных резисторов при С, = 0,10 может наблюдаться эффект Франца-Келдыша). Развернутая зависимость 1(и) теории протекания при сильном заполнении барьеров имеет вид:
I = 10ехр^-фь
-ехрСьеи(^ь/Ь)У0
(кТГ1 (11)
1 + о
где срь - высота барьера; 1Ъ- ширина барьера; У0 - средняя флуктуация потенциала; 5У- приращение высот барьеров; Ь - длина образца; О- критический индекс длины корреляции (в трехмерном случае и«1); Сь - константа, Сь «0,25.
Исследованное аналитически для этого случая влияние высоты барьера (фь), его ширины - и средней флуктуации потенциала (У0) при постоянных значениях длины образца (Ь), приращении высот барьеров (8У) и константах Сь и и позволило выявить наиболее эффективные способы регулирования нелинейности ВАХ, разработать и осуществить их технологическую реализацию.
В третьей главе рассмотрены вопросы стабильности электрофизических свойств бетэловых композиций и надежности параметров резисторов на их основе.
Стабильность параметров во времени и при нормальных нагрузках определяет возможные области применения и техническую эффективность материала. Вопросы стабильности свойств особенно важны для композиционных резисторов электроэнергетического назначения, поскольку их роль в системах весьма ответственна. Конструкция предусматривает герметизацию резистивного элемента, тем не менее, вероятность контакта с атмосферой полностью не исключена. Поэтому оценка степени возможного изменения сопротивления при нарушении герметичности конструкции резистора важна как с точки зрения эксплуатации, так и при разработке путей стабилизации свойств композиции.
Длительное воздействие переменных температурно-влажностных условий приводит к изменению удельного электрического сопротивления
бетэла. В высокоомных композициях (С, = 0,15...0,20) оно возрастает на 15... 30%, а у низкоомных (С, = 0,30... 0,50) на эту же величину снижается. При объемной концентрации углерода близкой к порогу протекания сопротивление бетэла неизменно. Нестабильность электропроводности объяснена протекающими в бетэле абсорбционно-десорбционными процессами и физической усадкой цементного камня, которые определяются особенностями структуры бетэла и свойствами составляющих компонентов. Интенсивность этих процессов может быть снижена, в результате уменьшения структурной пористости бетэла и применением режимов гидротермальной обработки, при которых в структуре затвердевшего цементного камня формируются высокотемпературные гидратные новообразования.
Характерным для работы резисторов в энергосистемах является режим кратковременных электрических нагрузок, в результате которых они могут нагреваться. Поэтому термостойкость и термостабильность резисторов - важный фактор, определяющий их эксплуатационную надежность. Проведенные исследования показали, что предельная температура, которую выдерживают резисторы практически не зависит от состава и равна 673 К. Превышение этой температуры приводит к необратимому увеличению сопротивления. Многократный нагрев до температуры 473 К не позволил обнаружить заметных изменений значения сопротивления резисторов при 100 циклах нагрева-охлаждения. Продолжительность теплового старения (п) связана с абсолютной температурой старения (Т) зависимостью 1п(1/Т). С учетом этого при температуре 473 К тепловое старение начинается после 700...800 циклов. Старение резисторов обусловлено локализацией тока и мощности в областях структуры, где неоднородность выше, чем в среднем по объему резистора. Неоднородность возрастает с увеличением сопротивления (уменьшением С,), поэтому высокоомные резисторы имеют менее стабильные электрические характеристики. Проведенные исследования позволяют утверждать, что стабильность резисторов при воздействии электрической нагрузки, определяется удельным электрическим сопротивлением бетэла. Наибольшей стабильностью обладают резисторы из композиций с р0 = 0,3...0,4 Ом-м. Резисторы из этих композиций наиболее надежны в эксплуатации.
Под надежностью любого изделия понимается свойство объекта выполнять функции, сохраняя во времени значения установленных эксплуатационных показателей в заданных пределах. К показателям, характеризующим надежность резисторов, необходимо отнести:
- отказы и их интенсивность в зависимости от характера электрической нагрузки;
- пропускную и перегрузочную способность;
- скорость изменения электрических параметров (старение) в процессе эксплуатации под воздействием электрической, тепловой нагрузок и атмосферных условий.
Выполненный в работе комплекс исследований количественных показателей надежности дал возможность установить технологические недостатки изготовления композиций и резисторов, ресурс работоспособности и перегрузочные возможности, номинальные режимы эксплуатации и пути совершенствования свойств резисторов.
Так установлен характер отказов резисторов, которые в зависимости от состава и интенсивности воздействующей электрической нагрузки проявляются в виде старения, перекрытия по поверхности и термомеханического разрушения (электротепловой пробой). Основным видом полных отказов резисторов является электротепловой пробой. Перекрытие наблюдается в редких случаях.
Совместный анализ результатов электрических и термических испытаний показал, что причиной деградации характеристик резисторов является локальный перегрев и интенсификация окислительных процессов участков структуры из-за неравномерного распределения тока, вызванного неоднородностью материала.
Статистическая обработка данных по полным и частичным отказам позволила определить количественные показатели надежности бетэловых резисторов: функцию распределения числа включений под нагрузку до отказа в нормированных режимах работы; среднее число включений резисторов под нагрузку до отказа.
На основании этих показателей определена основная характеристика надежности - пропускная способность в виде зависимостей напряженности электрического поля (Е) от среднего числа включений под нагрузку (п ), в которых не наблюдалось отказов. Эта зависимость для всех испытанных резисторов описывается эмпирической формулой:
пЕу = const (12)
Значение коэффициента у составляет 5...6. Изменение ресурса пропускной способности в зависимости от удельного электрического сопротивления (ро) бетэла приведено на рис.3. Кривая имеет максимум, приходящийся на интервал значений - 0,30... 0,50 Ом-м, который обусловлен умень-
шением однородности структуры при увеличении удельного электрического сопротивления бетэла (уменьшении С,) и снижением механической прочности на разрыв при его уменьшении (увеличении С,). Рассчитана зависимость Е ( п ) ) для резисторов с удельным электрическим сопротивлением в слабых электрических полях р0 = 0,30...0,40 Ом-м, (рис.4).
10'
В-ы
Ь 1 10'
10'
10'
Е
/1 /2
/ ' / ,
>--
Л
10
10}0м-н
Рис.3. Изменение пропускной способности резисторов в зависимости от удельного сопротивления композиции: 1 - диссипируемая энергия; 2 -предельное напряжение при числе включений, п=10.
Б.м-1 х 104
2,0 1,5 1,0
0,5
Е
/ № ■>4
/ / У/ г-
/
/
п
Ю1 102 , вкл.
Рис.4. Зависимость среднего числа импульсов выдержанных резисторами с ро=0,4 Ом-м до пробоя, при различной напряженности электрического поля: 1 - 0,5 с; 2 - 1,0 с; 3 - 2,0 с; 4 - 4,0 с.
Перегрузочная способность определена при испытаниях в двух режимах: при ступенчатом увеличении длительности воздействия; при непрерывном однородном воздействии напряжения. Во всех случаях испытания проводились до разрушения резисторов. Предельные значения энергии для резисторов с ро= 0,30...0,40 Ом-м составили (0,57...0,80)-109 Дж-м'3. Взаимосвязь длительности и уровня воздействующего напряжения в диапазоне значений - 7,5...24,0 кВ-м"1 удовлетворительно аппроксимируется выражением - Ет™ =сош1 при т= 0,50... 0,55.
Исследования характеристик надежности позволили разработать следующие практические рекомендации:
- в качестве комплектующих резистоные установки элементов целесообразно использовать резисторы с удельным электрическим сопротивлением, ро = 0,3...0,4 Ом-м. При прочих равных условиях для формирования резисторных установок в этом случае потребуется наименьшее число резисторов;
- для повышения надежности бетэловых резисторов должны приниматься меры препятствующие поглощению резисторами влаги в процессе эксплуатации;
- с целью рационального использования ресурса пропускной способности резисторов УЭТ Зейской ГЭС внести изменения в ТУ-34-ЭТП-134-77 на установки БРУ-24, увеличив максимальную энергию до 70 МДж, максимальную длительность включения до 3 секунд, число включений под нагрузку при длительности 0,5 секунд до 2500; при длительности 1,2 секунды до 300; при длительности 3 секунды до 30. Для поддержания номинального значения сопротивления резисторных установок необходимо использовать профилактическую токовую сушку при плотности тока 500...700 А-м-2, которая должна производиться один раз в 6 месяцев путем подключения всей установки или отдельно каждой колонки под напряжение 380 В на время не менее 1,5 часа.
В четвертой главе, основываясь на результатах исследования микро- и макроструктуры бетэла под микроскопом, анализе технологии и расчетных фазовых соотношениях компонентов в композиции разработана модель структуры бетэла и электропроводных контактов углерод-углерод.
Анализ технологических особенностей формирования структуры композиции показывает, что компоненты бетэла испытывают механические и температурные воздействия, увлажнение и воздействие растворенных компонентов гидратированного цемента. На протяжении технологического
цикла они претерпевают различные изменения. Если часть цементного клинкера переходит из твердого состояния в раствор, гель и затем вновь в твердое, меняя при этом химический состав, степень закристализованности и структурную форму кристаллических новообразований, то углерод сохраняет свое начальное состояние и испытывает только воздействия, связанные с поверхностными явлениями и деформационными напряжениями.
Активная роль физико-химических процессов, протекающих при твердении цемента, в формировании структуры и их влияние на конечную электропроводность бетэла проявляется на последнем этапе технологии -стабилизирующей сушке. Стабилизирующая сушка при температуре 418...423 К приводит к обезвоживанию низкотемпературных гидратных новообразований, что сопровождается физической усадкой цементного камня, при этом формируется конечная структура и электропроводность бетэла. Экспериментально показано, что интенсивность усадки зависит от типа используемого цемента - его минерального состава.
Анализ исследований адсорбционной активности поверхности уг-леграфитовых материалов, выполненных Киселевым В.Ф., Фиалковым A.C.. Шулеповым C.B., Печковской К.А. и др., а также физико-химических процессов протекающих в структуре бетэла при его изготовлении, позволили предположить возможность влияния на электропроводные структурные элементы (контакт углерод-углерод) бетэла адсорбции на поверхности углерода активных элементов жидкой фазы гидратирующегося цемента.
Выполненные микроскопические исследования взаимодействия углерода с насыщенным раствором Са(ОН)2, наиболее активным компонентом жидкой фазы гидратирующегося цемента, и результаты расчета адсорбционных соотношений на поверхности углерода, показали, что на поверхности углерода адсорбируется СаО. В зависимости от условий эксперимента толщина адсорбированной пленки может достигать 9,0-Ю-12 м.
Это достаточно большие толщины, однако влияние этих пленок на электропроводность в слабом поле невелико. Необходимо отметить значи-. тельную роль адсорбированного слоя в формировании механизма сипыюпо-левой электропроводности бетэла.
Теоретический анализ и экспериментальные исследования позволяют с достаточной уверенностью утверждать, что в структуре контактов углерод-углерод сложно выделить резкую границу раздела и необходимо рассматривать три различных структуры электропроводных областей (рис. 5 ), вероятность существования которых определяется объемной концентрацией углерода в композиции. В первом случае расстояние между час-
с1= с10
ШЖ
Рис.5 Модель структуры электропроводных областей единичных контактов в бетэле: 1 - гидратированный цемент; 2 -адсорбционный слой; 3 - деструктивный слой поверхности частиц углерода.
тицами углерода, достаточно для того, чтобы помимо адсорбционного слоя их разделял также слой гидратных новообразований цемента. Во втором - это расстояние мало, частицы углерода разделены только адсорбционным слоем. Очевидно, что первый случай реализуется при малых концентрациях углерода - меньших порога протекания, а второй -когда концентрация углерода превышает порог протекания. При концентрациях углерода в окрестностях порога протекания возможно существование обоих видов контактов. Для каждого вида контактов можно выделить группу факторов влияющих на их электропроводность.
1. С,>С10. Такая си-
туация соответствует промышленным резисторам. Адсорбционный слой существенно неоднороден по толщине и площади контакта. Значительную роль в электропроводности играют микровыступы на поверхности частиц углерода. Структура адсорбционных слоев неоднородна, разу-порядочена. Это приводит к разбросу высот барьеров на пути движения носителей тока. Дефекты структуры адсорбционных слоев - вероятные ловушки для носителей заряда. Барьер, связанный с адсорбционным слоем, невысок и толщина его невелика, захват носителей не существенен и нелинейность ВАХ невелика.
2. С <С . Прослойки цемента разделят частицы углерода. Для того, чтобы они определяли величину тока, достаточно выполнения неравенства
р,(1,<р,^2 (12 - толщина слоя цемента, ё, - размер частиц углерода, р, и. р, -соответственно удельное электрическое сопротивление углерода и цемента). Достаточно иметь И.2~ 109 м (т.е. порядка элементарной ячейки в цементе), чтобы неравенство стало очень сильным. Таким образом, даже самые тонкие слои цементных новообразований, вклиниваясь между частицами углерода, лимитируют электропроводность композиций. Сильно разупорядоченная структура и большая ширина запрещенной зоны (-10 эВ) большинства компонентов цемента определяют низкую подвижность электронов и эффективный захват их дефектами структуры. Поскольку у цемента удельное электрическое сопротивление много больше, чем у адсорбционного слоя, напряжение в электропроводных цепях падает почти полностью на цементных прослойках и эффекты характерные для адсорбционного слоя проявляются слабо.
3. С,«С|0. В системе этих контактов в той или иной степени возможно одновременное влияние факторов, характерных для контактов первых двух типов.
Анализ особенностей электропроводности контакта в целом и составляющих его материалов дает основание полагать, что решающую роль в электропроводности бетэловых композиций играют удельное электрическое сопротивление углерода и процессы прохождения носителей тока сквозь адсорбционные слои или цементные прослойки.
С учетом особенностей единичных контактов углерод-углерод и вероятностного характера распределения компонентов в объеме композиции разработана структурная модель бетэла. Согласно этой модели, углерод и гидратные новообразования цемента образуют взаимопроникающую систему - матрицу для негидратированного цемента и диэлектрического наполнителя, названную комплексной электропроводной фазой (КЭФ). Электропроводность в КЭФ осуществляется по непрерывным цепям, составленным из контактирующих между собой частиц углерода.
Построение модели структуры композиций, которая бы позволяла учесть все процессы формирующие композицию является сложной задачей. В большинстве случаев достаточно учесть только главные факторы, к которым у бетэловых композиций относятся: удельные электропроводности и объемные концентрации компонентов; соотношение средних размеров частиц; форма и распределение частиц по размерам; электропроводность области непосредственного контакта частиц углерода (толщина прослойки между частицами углерода); величина давления в контактах; случайный харак-
10"
10"
10"
10"
(/мод (Г, 1
1 \ 1 1
•-■и.-0'1 О-акп=0.2 ■-акп'0.3 \ тл
1 1
2 N ^ и 1 1 /
Г< И
ш 3 ч
ч г ^ / 1 1 чах
1/ 1 С1
тер распределения компонентов в объеме композиции. Эти факторы были положены в основу моделирования структуры бетэла на ЭВМ.
Основным средством моделирования принят статистический метод Монте-Карло. При формировании модели в единичном объеме упаковывались сферы, удельная электропроводность и размеры которых соответствуют средним экспериментальным значениям. Генератор случайных чисел задает пространственные координаты центра каждой сферы. Такой подход позволяет смоделировать случайное распределение электропроводных частиц в объеме. Упаковка представляет массив координат центров сфер и их радиусов и моделирует структуру КЭФ, при этом объем между сферами считается заполненным гидратированным цементом.
В основу определения электропроводности структурной модели положен расчет электропроводности сетки случайных связей (ССС) между частицами углерода. Формирование ССС осуществляется по принципу ближайшего соседа, верхним критерием близости считается максимально допустимый - назначенный зазор между электропроводными сферами. Если ССС включает сферы, которые касаются или пересекают противоположные поверхности объема (электроды), то можно определить сопротивление ССС. Это соответствует классической задаче теории протекания для случайных ухтов. Электропроводность связи в ССС определяется по экви-
0,1 0,3 0,5
Рис.6. Зависимость относительной электропроводности (амод/а,) от объемной концентрации электропроводной фазы и радиуса контактного пятна (акп): 1 - Дст=103; 2 -Да=106; 3 - Да=109. Зазор между сферами принят - /к(0,5а) '=0,1
валентной схеме замещения, где учитывается электропроводность зазора, электропроводность центральной части сферы, электропроводность полусферы без центральной части и электропроводность диэлектрика в прилегающих к частицам углерода областях. При расчете использовался метод узловых напряжений.
Расчетная электропроводность модели (рис.6 )зависит от радиуса контактного пятна (что при постоянном усилии -уплотнения эквивалентно увеличению размера частиц) и электропроводности диэлектрика.
Таким образом, расчет электропроводности модели случайно упакованных в объеме электропроводных сфер и влияние на изменение электропроводности условий упаковки свидетельствует о том, что изменение а(С,) модели качественно согласуется с экспериментальными для бетэловых композиций и основными положениями теории протекания.
В пятой главе, основываясь на проверенных экспериментальных и теоретических исследованиях электропроводности и ее связи со структурой сформулированы и разработаны основные направления совершенствования и расширения функциональных свойств бетэловых композиций, определяющие решение наиболее важных задач:
- повышение эксплуатационной надежности, которое включает: увеличение стабильности параметров композиций при постоянной и кратковременной периодической электрической нагрузке увеличение допустимого напряжения и диссипируемой энергии; увеличение; допустимой скорости ввода энергии в объеме материала;
- расширение функциональных возможностей за счет: увеличения нелинейной зависимости удельного электрического сопротивления от напряжения; создания композиций; обладающих терморезистивным эффектом с положительным и отрицательным температурным коэффициентом сопротивления;
- повышение физико-механических свойств: увеличение предела прочности при осевом сжатии и растяжении; снижение водо- и влагопогло-щения.
Рассмотрен ряд физико-химических процессор и технологических приемов, обеспечивающих решение этих задач. К ним относятся:
1. Применение при производстве композиций специальных форм углерода с технологически регулируемой электропроводностью.
В работе исследованы электрофизические свойства карбонизован-ного торфа и его форм, модифицированных растворами солей металлов. Установлена возможность регулирования в широких пределах его электро-
проводности путем применения различных модифицирующих растворов. Разработаны технологические рекомендации, позволившие подучить модифицированный карбонизованный торф с удельным электрическим сопротивлением на порядок выше (углерод А£}+ - формы, ~ 0,79-10"2 Ом-м),чем у пекового кокса (~0,9-10"3 Ом-м). Созданные на его основе композиции при одинаковых объемных концентрациях углерода, удельных сопротивлениях и напряженностях электрического поля имеют большую (р=5,0...5,5) нелинейность ВАХ по сравнению с композициями на пековом коксе(Р<2,0).
2. Регулирование электропроводности композиции путем модификации химического состава материала в зоне непосредственного контакта частиц углерода.
Доказана принципиальная возможность и разработана технология изменения электрофизических свойств композиционных резисторов путем модификации химического состава материала и электрофизической структуры электропроводных областей композиции растворами различных солей.
3.Создание дополнительных электропроводных структур в композиции, обладавших отличной от углеродной (например, более нелинейной) зависимостью электропроводности.
Создан новый класс резистивных высоконелинейных композиционных материалов на основе углерода, оксидов металлов и силикатного вяжущего. Разработана технология композиций и резисторов на их основе. Проведен комплекс исследований электрофизических свойств композиций с различными оксидами. Установлена степень влияния вида оксида и его объемного содержания на удельное электрическое сопротивление, коэффициент нелинейности ВАХ, удельную диссипируемую энергию.
Определены оксиды и составы композиций, которые позволяют получить высоконелинейные резисторы с достаточными энергетическими возможностями, например композиции с Сг203, Со20,, Мп203, коэффициент нелинейности которых - р>30 при удельной диссипируемой энергии до -(1,0...4,0)'106 Дж-м\ Разработаны композиции не содержащие углеродного компонента, силикатное вяжущее - оксид (Ре203) и силикатное вяжущее -металл (А^), получены составы с коэффициентом нелинейности ВАХ, достигающем Р =70.
Разработаны композиции с оксидом никеля, резисторы из которых обладают терморезистивным эффектом на уровне промышленных терморезисторов (коэффициент температурной чувствительности, В«2200...5000).
4. Формирование структуры композиций в напряженном состоянии при повышенных усилиях уплотнения.
Разработана новая эффективная технология, обеспечивающая повышение стабильности и надежности свойств композиционных материалов. Она основана на методе сухого прессования смесей под большим давлением (Р ~200...300 МПа) с последующей пропиткой водой или паром уплотненной смеси без снятия давления. Такой способ обеспечивает повышение прочности композиций при осевом сжатии до —100... 150 МПа и при растяжении до 10... 15 МПа. Плотная и прочная структура, низкая степень гидратации вяжущего обеспечивает высокую стабильность параметров в эксплуатационных условиях. Удельные диссипируемые энергии резистивных композиций, изготовленных по этой технологии, в 1,5...3,0 раза выше, чем при обычном способе их изготовления.
5.Снижение интенсивности абсорбционно-десорбционных процессов за счет уменьшения водо- и влагопоглощения путем использования в композициях специальных герметизирующих добавок.
Разработан способ снижения водопоглощения композиций, основанный на введение в состав композиции дисперсных легкоплавких герметизирующих добавок (например, полимерных). Определены оптимальные режимы термообработки, позволяющие последовательно удалить избыток свободной воды, затем заполнить поры расплавленной добавкой и вследствие ее отверждения герметизировать объем изделия.
Резистивные материалы с карбонизованным торфом; оксидами цинка, хрома, висмута, никеля; способы изготовления резистивных и изоляционных композиций по методу сухого прессования; способ повышения влагостойкости композиций защищены авторскими свидетельствами и патентами на изобретения.
В шестой главе на основании выполненных исследований бетэла в сильных электрических полях, рабочего ресурса и параметров надежности резисторов изучена и объяснена эффективность использования бетэловых шунтирующих резисторов в высоковольтных воздушных выключателях различных классов напряжения; разработана методика расчета мощных резис-торных установок; описаны наиболее характерные примеры использования резисторных установок в энергосистемах; разработаны новые области применения бетэловых композиций, такие как мощные тепловые системы защиты фунта, от промерзания и интенсификации технологических процессов бетонирования основных сооружений плотин гидроэлектростанций, нагревательные приборы для обогрева стационарных и мобильных бытовых
помещений в электросетевом строительстве и на транспорте, материалы для защиты электроэнергетических объектов и коммуникационных каналов от электромагнитных помех.
Решения, обеспечивающие повышение надежности работы энергосистем основаны на применении мощных бетэловых резисторов (рис.7; табл.2).
Тип И1 Тип РВ
Таблица 2
Характеристики бетэловых резисторов
Параметр
Тип резистора
Pill
PD
Активное сопротивление при напряжении не более 220 В и температуре 293 К, Ом
Предельно допустимое напряжение, кВ
Номинальное напряжение, • кВ
Индуктивность при частоте 300 кГц не Солее, мкГн
Климатическое исполнение по ГОСТ 15150 - 69
Ггбаритнче размеры, мм: высота .пизгетр
!."Г:ССР., кг
65...230 85 48,5
20
20...600 120 55
25
У, категория 1
900 380
131
850 280
120
Необходимость применения шунтирующих резисторов вызвана несоответствием величин токов коротких замыканий и отключающей способности выключателей. Несоответствие возникло в результате превышения во многих узлах энергосистем значений восстанавливающихся напряжений (ВН) и скоростей восстановления напряжения (СВН), определяемых ГОСТ 687-78.
Шунтирование главных дугогасительных контактов резистором наиболее простой способ ограничения ВН и СВН. Высокая эффективность, достигаемая при использовании бетэлового шунтирующего резистора связана с особенностями изменения его сопротивления при воздействии напряжения с различными скоростями его нарастания.
Выполненные исследования показали, что сопротивление резистора в момент срабатывания главных контактов, в результате воздействия больших значений СВН снижается. Наиболее интенсивное снижение происходит в первые 10...20 мкс, обеспечивая эффективное срабатывание главных контактов. В дальнейшем, в момент срабатывания отделителя ~0,35 с), при подходе тока к нулю, сопротивление возрастает, эффект токоограничения в цепи отделителя увеличивается (рис. 8),Таким образом динамика изменения сопротивления бетэлового резистора при его совместной работе с высоковольтным воздушным выключателем близка к зависимости ВД ) "идеального" шунта, т.е. бетэловые шунтирующие резисторы являются приборами, которые автоматически реагируют на изменение воздействующего напряжения, регулируя его в благоприятном для высоковольтного выключателя направлении.
С учетом ресурса пропускной способности резисторов разработана методика расчета мощных резисторных установок (РУ). В ней использован вероятностно-статистический подход, позволявший учитывать случайный характер пропускной способности резисторов и воздействующих напряжений. Для расчета по этой методике необходимо располагать: данными пропускной способности резисторов и допусках на их электрические параметры; данными о воздействиях, которые могут быть в процессе эксплуатации.
Выбор числа комплектую элементов и схемы их соединения производится исходя из условия, при заданном сопротивлении и допусках, вероятность выхода установки из строя в эксплуатации не будет выше назначенного значения.
<а и \ V 1 / А / Л А /
\ \ Л
к.в
Е;1__ 1 7 иЕз ГГ
1*2__ к / V ——•
¿* и ¿3
Рис.8. Изменение сопротивления шунтирующего резистора в зависимости
от скорости изменения напряжения. 1 - изменение <Ш/ск; 2 - изменение напряжения; 3 - изменения сопротивления.
Решение включает:
- определение закона распределения располагаемого ресурса пропускной способности установки;
- определение суммарного ресурса, расходуемого установкой в процессе эксплуатации;
- сравнение располагаемого и расходуемого ресурсов и установление, на основании этого сравнения, закона распределения срока службы и условий комплектации резисторной установки, которые обеспечивают с заданной вероятностью необходимый срок службы;
Для оценки эффективности конструктивных вариантов резисторных установок в начальной стадии проектирования разработан инженерный вариант методики, который базируется на экспериментальных результатах по
пропускной способности в виде зависимости Е(р0,т, п ). При этом по заданным значениям Т и п , а также выбранному ро (в диапазоне значений
~0,30...0,40 Ом-м) определяются допустимые уровень напряженности электрического поля и плотности тока. Затем, по номограммам, по найденным значениям Е и j, определяется необходимое число комплектующих резисторов и схема их соединения.
Методика применима для расчета любых бетэловых резисторных установок при наличии данных по пропускной способности резисторов в соответствующих для конкретных установок условиях эксплуатации. Она дает единственный вариант решения, одновременно удовлетворявший требованиям надежности и технико-экономической эффективности.
Приведены наиболее характерные резисторные установки при создании которых использованы выполненные в работе исследования и методика расчета. С их помощью в энергосистемах решаются проблемы:
- ограничения перенапряжений в линиях электропередачи переменного тока. Технические характеристики магнитно-вентильных разрядников (РВМК) и нелинейных ограничителей перенапряжений (ОПН), в ряде случаев не позволяют обеспечить требуемое ограничение перенапряжений без дополнительных мероприятий. Одним из решений являются схемы с подключением мощных резисторных установок. Применение таких схем позволяет привести в соответствие технические возможности современной коммутационной и защитной аппаратуры, а также устройств релейной защиты и автоматики с требованиями, возникающими при глубоком ограничении перенапряжений в электропередачах. Схемы с резисторными установками энергоемкостью 75 МДж реализованы на линии 500 кВ Зейская ГЭС - ПС Амурская. Включение резисторных установок в нейтраль двух реакторов примерно на 30 МВт повысило динамическую устойчивость этой линии.
Для ограничения перенапряжений разработаны резисторные установки в схемах быстродействующего одноступенчатого регулирования напряжения автотрансформаторов 1150 кВ и схемах безинерционного подключения резисторных установок к линии электропередачи для ограничения внутренних перенапряжений до уровня 1,биф:
- ограничения аварийных и коммутационных токов. Ограничение чрезмерных токов при авариях и коммутациях с помощью силовых резисторов основано на демпфировании переходных и высокочастотных процессов. В отличие от условий ограничения перенапряжений резистор должен быть включен в цепь тока с началом коммутационного или аварийного процесса. Для решения этой задачи разработаны резисторные установки для схем установок продольной емкостной компенсации (УПК), шунтовых кон-
денсаторных батарей (БСК), резисторные установки в цепи короткозамыка-телей, в нейтралях силовых трансформаторов и автотрансформаторов;
- регулирования баланса активной мощности. Для повышения динамической устойчивости объединенных энергосистем и магистральных линий электропередачи 330...750 кВ в аварийных режимах используется разгрузка местных энергосистем, путем отключения в сетях 110...35 кВ на 0,3...0,5 с потребителей общей мощностью 200...300 МВА. Для обеспечения быстродействующего отключения разработано устройство автоматической циркулярной разгрузки (АЦР), обеспечивающее подачу сигнала подключением мощной резисторной установки между одной из фаз и землей тирис-торным ключей.
Перечисленные примеры использования бетэловых резисторов не исчерпывают всех областей их применения. Они могут, например, служить для защиты от феррорезонансных перенапряжений, использоваться для узкополосных фильтров высших гармоник преобразовательных подстанций и т.п.
Свойство бетэла при протекании сквозь него электрического тока нагреваться позволяет решать различные проблемы теплообеспечения в электроэнергетическом, промышленном, гражданском строительстве и сельскохозяйственном производстве, с помощью различных тепловых систем на основе бетэловых нагревателей. Выполненные исследования и разработки позволили значительно расширить возможные области использования бетэла, разработать и осуществить оригинальные решения:
- впервые в отечественной и зарубежной практике создать протяженные системы электротепловой защиты грунтового основания Вилюйс-кой ГЭС-3 от промерзания;
- тепловые системы подогрева ступеней открытых входов станций метрополитена, эксплуатируемые на Новосибирском, Екатеринбургском и Минском метрополитенах;
- нагревательные приборы для систем отопления мобильных бытовых помещений, используемых при электросетевом строительстве.
Показано, что бетэл может быть использован, как экранирующий материал для защиты информационных и управляющих линий связи, ЭВМ, средств релейной защиты и автоматики и обслуживающего персонала от электромагнитных воздействий на электроэнергетических объектах. Проведенные исследования показали эффективность бетэловых экранов в широком частотном диапазоне электромагнитных помех. Разработаны предложения по конструктивным вариантам применения.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Обобщая экспериментально-теоретические результаты работы, необходимо отметить следующее:
1. В работе проанализированы закономерности изменения слабополевой электропроводности композиций в зависимости от основных технологических факторов. Анализ зависимостей электропроводности от объемных концентраций и электропроводностей компонентов проведен с использованием теорий, основанных на вероятностном подходе к формированию электропроводной структуры материала. Установлена применимость теории протекания для расчета электропроводности композиций практически во всем диапазоне применяемых на практике объемных концентраций углерода.
2. Впервые установлено, что основной параметр теории протекания - порог протекания (С10) зависит только от размера и внутренней пористости частиц углерода. Показано, что для бетэла сохраняется универсальность критических индексов теории протекания -1, ч, Б.
С учетом установленных для бетэла особенностей структуры, разработаны формулы для расчета электропроводности, в основу которых положена теория протекания.
3. Исследована электропроводность композиций в сильных электрических полях при воздействии напряжения различной интенсивности и длительности импульса. Установлены ранее не наблюдавшиеся в бетэле особенности изменения электропроводности.
Сильнополевая электропроводность композиционных резисторов зависит от скорости изменения воздействующего на них напряжения. Большей сШ/ск соответствует более быстрое изменение ^(Е). На количественные параметры зависимости Яе(Е) влияют свойства компонентов и технология изготовления резисторов. Наиболее сильно (Е) зависит от объемной концентрации углерода.
4. Рассмотрение сильнополевой электропроводности приводит к выводу, что на форму ВАХ резисторов из бетэловых композиций могут оказывать влияние релаксационные процессы: время захвата носителей на ловушки (Тс) и время жизни носителей на ловушках (х(). Анализ ВАХ на основе механизмов сильнополевой электропроводности, установленных для неоднородных материалов, показал, что нелинейные участки ВАХ резисторов спрямляются в координатах 1п1~и, 1п1/и~и, 1п1~и2 характерных для нескольких механизмов. Оценка критериев применимости этих механизмов
приводит к выводу, что наиболее вероятный - теория протекания при сильном заполнении барьеров.
5. Исследования количественных показателей надежности дали возможность установить технологические недостатки изготовления резисторов, ресурс работоспособности и перегрузочные возможности, номинальные режимы эксплуатации и пути совершенствования их свойств.
Так, установлены типы отказов резисторов, которые, в зависимости от состава композиции и интенсивности воздействующей электрической нагрузки, проявляются в виде старения, перекрытия по поверхности и термомеханического разрушения (теплового пробоя).
6. Пропускная способность резисторов зависит от удельного электрического сопротивления композиции. Наибольшей пропускной способностью обладают резисторы с р0 = 0,3...0,5 Ом-м. Резисторы этого номинала способны диссипировать энергию С0уд= (0,4...0,6)-109 Дж-м 3 при
числе включений п =10.
7. Установленные закономерности изменения электрофизических свойств композиции объяснены особенностями структуры. Основываясь на результатах исследования микро- и макроструктуры с использованием микроскопов, анализе технологии и расчетах фазовых соотношений компонентов в системе силикатное вяжущее - углерод, предложена модель, учитывающая вероятностный характер распределения компонентов в объеме композиции.
8. Электропроводность комплексной электропроводной фазы связана с концентрацией углерода, его электропроводностью и интенсивностью физико-химических процессов в твердеющем цементе. Последние определяют условия контактирования частиц углерода между собой и электрофизические свойства новообразований в зоне контакта.
9. В процессе изготовления изделий из бетэла формируется область контактирования частиц углерода с переменными структурой и электрофизическими свойствами. Последнее связано с дефектностью поверхности углерода, наличием на ней активных центров, способных адсорбировать элементы жидкой фазы гидратирующегося цементного клинкера
10. Химико-технологические и электрофизические исследования позволили выявить общие закономерности поведения электропроводности композиций и ее связь со структурой. Это дало возможность:
- создать новый класс резистивных высоконелинейных композиционных материалов на основе технического углерода, оксидов металлов и силикатного вяжущего, разработать технологию композиций и резисторов на их основе;
- определить оксиды и составы композиций, использование которых позволяет получить высоконелинейные резисторы с достаточными энергетическими возможностями; разработать композиции, не содержащие углеродного компонента, на которых получены резисторы с коэффициентом нелинейности ВАХ, достигающим р =70;
- разработать композиции с оксидом никеля, резисторы из которых обладают терморезистивным эффектом;
- разработать материалы, пригодные для использования в качестве экранирующих покрытий и изготовления специальных конструкций, обеспечивающих эффективную защиту от электромагнитных помех на электроэнергетических и специальных объектах.
11. Основываясь на результатах комплексных электроэнергетических исследований, установленных закономерностях отказов резисторов и количественных показателях надежности, разработана методика расчета мощных резисторных установок. Базируясь на статистическом подходе к располагаемому рабочему ресурсу и учитывая вероятностно-статистический характер воздействующих нагрузок, методика позволяет рассчитать резис-торные установки, выбрать их электрическую схему и вариант конструктивного решения, который при минимальных массогабаригных показателях обеспечивает с заданной вероятностью необходимый срок службы.
Разработан инженерный вариант методики, эффективно используемый на стадии вариантного проектирования.
12. Объяснены причины технической эффективности резисторов при работе их в качестве шунтирующих в высоковольтных воздушных выключателях, что позволило осуществить модернизацию выключателей типа ВВН всех классов напряжения.
Создание, организация производства композиционных резисторов и нагревателей и их применение в производственной практике позволили решить ряд важных проблем в области повышения надежности и экономичности электрических сетей высокого и сверхвысокого напряжения и положило начало перспективному направлению в создании и совершенствовании электросетевой техники и оборудования.
Технические решения с композиционными нагревателями определили новую область эффективного использования бетэловых композиций при создании не имеющих аналогов мощных тепловых систем, тепловых приборов и т.п. для промышленного, строительного и сельскохозяйственного использования.
ОСНОВНЫЕ ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ
1. Манчук Р.В., Репях Л.Н. Конструктивные свойства бетэла // Электротехнические конструкции линий электропередачи и подстанций. - Новосибирск: Наука. 1978,- С. 42-49.
2. Предварительные рекомендации по составу сверхжестких бетэ-лов и свойства бетэла на их основе: Отчет о НИР / Сибирский науч. - исслед. ин-т .энергетики (СибНИИЭ); Руководитель Ю.Н. Вершинин.-00.477а6в; №ГР 71033700; Инв. № Б125738,- Новосибирск, 1971,-120 с. - Отв. исполн. В. П. Горелов, Р. В. Манчук.
3. Технические условия ТУ 0.01.477.68-72. Бетон электропроводный (бетэл). Метод изготовления из жестких смесей путем динамического и статического прессования: Отчет о НИР (промежуточ.)/ Сибирский науч. -исслед. ин-т энергетики (СибНИИЭ); Руководитель Ю.Н. Вершинин; Инв. № Б172706.- Новосибирск, 1972. - 36 с. - Отв. исполн. В.П. Горелов, Р.В. Манчук.
4. Манчук Р.В. Взаимосвязь электропроводности бетэла с процессами протекающими при его твердении.//Физико-химические исследования новых электротехнических материалов. -Новосибирск: Наука, 1978.-С. 15-23.
5. Манчук Р.В., Виноградов Б.Н. Влияние минерального состава цемента на конечные продукты гидратации цементно-углеродных композиций//Физико-химические исследования новых электротехнических материалов.-Новосибирск:Наука, 1978.-С. 107-116.
6. Манчук Р.В., Врублевский Л.Е. Фазовый состав композиций основных клинкерных минералов цемента с углеродом при различных условиях гидратации //Физико-химические исследования новых электротехнических материалов.-Новосибирск: Наука, 1978.-С.117-126.
7. Исследование электрических характеристик бетэловых шунтирующих резисторов /Манчук Р.В., Ковалев Б.И., Хромов Е.Г., Милевский А.К.//Электрические станции,-1979. -№7.-С. 57-60.
8. Вершинин Ю.Н., Манчук Р.В. Основные свойства бетэла и бетэловых резисторов и перспективы их совершенствования //Применение в электроэнергетике мощных бетэловых резисторов и резисторных установок:Тез.докл.Всесоюзн. совещания, Новосибирск,24-26 июня 1980г. -М.: Информэнерго, 1980. -С.4-6.
9. Методика расчета и выбора мощных бетэловых резисторных установок /Манчук Р.В.,Хромов Е.Г., Власенко Л.С., Катков В.ГУ/Применение
в электроэнергетике мощных бетэловых резисторов и резисторных установок: Тез.докл. Всесоюз. совещания, Новосибирск, 24-26 июня 1980г..-М.:Информэнерго.1980.-С.37-39.
10.Нелинейные свойства бетэловых шунтирующих резисторов и их влияние на эффективность работы высоковольтных воздушных выключателей /Манчук Р.В.,Ковалев Б.И., Хромов Е.Г., Милевский А.К. .// Применение в электроэнергетике мощных бетэловых резисторов и резисторных установок: Тез.докл.Всесоюзн.совещания,Новосибирск,24-26 июня 1980г. .-М:Информэнерго, 1960.-С .15-17.
11. Струюура бетэла и его электропроводность в сильном поле / Манчук Р.В., Энтин И.А., Катков В.Г., Новиков В.П //Применение в электроэнергетике мощных бетэловых резисторов и резисторных уста-новок: Тез.докл.Всесоюзн,совещания,Новосибирск,24-26 июня 1980г.-М.:Информэнерго, 1980.-С.60-61.
12. Манчук Р.В., Энтин И.А. Влияние распределения частиц по размеру на порог протекания в композиционном материале // Физика диэлектриков. Секц. электрофизические процессы в многокомпонентных диэлектриках: Тез.докл, Всесоюзн.конф., Баку 1-3 дек.1982г.- Баку, 1982.-С. 18-19.
13. Манчук Р.В., Энтин И.А., Сальман Е.Г. Температурная зависимость удельного сопротивления цемента в слабом электрическом поле // Физика диэлектриков. Секц. электрофизические процессы в многокомпонентных диэлектриках:Тез.докл.Всесоюзн.конф.,Баку, 1-3 дек. 1982г.-Баку. 1982.-С.20-21.
14. Исследование электропроводности пиролизованного волокнистого торфа модифицированного металлами /Манчук Р.В., Белькевич П.И., Киселева А.И. и др.// Изв. АН СССР.Сер.хим.наук.-1985.-№.-С.22-26.
15. Получение резисторных композиций на основе низкомодульных углеродных волокон из торфяного сырья /Манчук Р.В., Белькевич П.И., Киселева А.И. и др.//Торфяная промышленность,- 1985.-№2.-С.22-23.
16. Научные основы технологии получения композиционных резистивных материалов на основе пиролизованного торфа /Манчук Р.В., Белькевич П.И., Киселева А.И. и др.//Безотходные технологии и использование вторичных продуктов и отходов в промышленности строительных материалов: Тез.докл.Всесоюзн.совещания.-Красково. Моск.обл.,1985. -С. 35-36.
17. Особенности фазового состава и структуры электропроводного бетона / Манчук Р.В., Мурадов Э.Г., Врублевский JI.E. и др.//Изв. ВУЗов. Строительство и архитектура.-1985.-№1.-С.67-71.
18. Манчук Р.В., Маевский Е.К., Семикин П.В. Получение высокопрочного цементного камня и его свойства //Резервы производства строительных материалов: Межвуз.сб.-Алтайский политехи.ин-т им.И.И.Ползунова.-Барнаул,1984.-С.75-76.
19. Применение мощных бетэловых резисторов в энергетике /Вершинин Ю.Н., Лысков Ю.И., Манчук Р.В. и др.-М.:Информэнерго, 1985.-44с.-(энергетика и электрификация; Сер. Электрические сети и системы, вып.7).
20. Опыт эксплуатации бетэловых резисторов /Манчук Р.В., Врублевский J1.E., Волков С.А., и др.//Электрические станции. -1985.-№3,-С.71-72.
21. А.С.484573 СССР М.Кл. HOI С 7/00. Резистивный материал / Р.В. Манчук и др.(СССР).-№ 1925410/26-21 ; Заявлено 30.05.73; Опубл. 15 .09.75, Бюл.№34.-1с.
22. A.c. 978205 СССР М.Кл HOI С 7/10. Резистивный материал / Р.В. Манчук и др. (СССР).- № 3310489/18-24; Заявлено 29.06.81; Опубл.
30.11.82, Бюл. №44.-Зс.
23. A.c. 1030863 СССР М.Кл. Н01 С 7/00. Резистивный материал / Р.В. Манчук и др. (СССР). -№ 3338118/18-21; Заявлено 21.09.81; Опубл.
23.07.83. Бюл. № 27.- 2с.
24. A.c. 1035646 СССР М.Кл. Н01 С 17/00. Способ изготовления объемных резисторов / Р.В. Манчук и др. (СССР).- № 3338275/18-21; Заявлено 16.09.81; Опубл. 15.08.83, Бюл. № ЗО.-Зс.
25. A.c. 1350664 СССР М.Кл. Н01 В 3/18. Электроизоляционная композиция / Р.В. Манчук и др. (СССР). -№ 3947942/24-07; Заявлено 29.08. 85; Опубл. 07.11.87, Бюл. №41.-Зс.
26. Патент 1095248 Российская Федерация М.Кл. Н01 С 17/00. Способ изготовления объемных резисторов / Р.В. Манчук и др. (СССР).-№ 3544703/18-21; Заявлено 12.01.83; Опубл. 30.05.84, Бюл. - № 20,- 4с.
27.Патент 2260851 Франция ,М.Кл.НО 1В 1/04.Н05В 3/12,Н05 1/00. Matériau electroconducteur /Р .В. Манчук, В.П. Горелов и др. (.СССР); СибНИИЭ (СССР). №1436605; Заявлено 13.05.70 Опубл.11.06.78; 21 с.
28. Патент 1033411 Канада, НКИ 338-25 C.P.Cl Metod for the production of volume resistors /Р.В. Манчук, В.П. Горелов и др (СССР); СибНИИЭ (СССР). -№189570; Заявлено 07.01.74;0публ.20.06.78; 5 с.
29. Патент 1013690 Италия, Procedimenta di fabbricazione dei resis-tori volumetrisi/Р.В.Манчук, В.П. Горелов и др. (СССР); СибНИИЭ (СССР).-№1868658;Заявлено 05.01.73; Опубл.З0.11.77 ; -7с.
30.Патент 383430 Швеция, М.Кл2.Н01В Elecktruist ledande material medvarierbar risistivitet/P .В. Манчук, В.П. Горелов и др. (СССР); СибНИИЭ (СССР).-№ 1689846; Заявлено 22.01.74; 0публ.08.03.76,-20с.
31.Патент. 1446821 Англия. М.КЛ.Н01С 17/02,НОЮ 1/034. Jmprove-ments in oz relating to composition resistors/P.B.Манчук, В.П. Горелов и др. (СССР); СибНИИЭ (СССР).-№ 1889798; Заявлено 28.02.73; Опубл. 16.08.76.-4с.
32.Патент 2400328 ФРГ,М.Кл201С 17/00,7/00. Verfahren zum Нег-stellenvon hochbelastbaren Massewider - standen/P. В. Манчук, В.П. Горелов и др. (СССР);СибНИИЭ (СССР).-№1868658; Заявлено 05.01,73;0публ.05.05. 77.-4с.
33. Манчук Р.В., Горелов С.В. Резистивные композиты в энергетике / Под ред. В.П. Горелова. - Новосибирск: НГАВТ. 2000. (В пер.)Часть 1: Основы технологии и электропроводности. - 250с.
34. Манчук Р.В., Горелов С.В. Резистивные композиты в энергетике / Под ред. В.П. Горелова. - Новосибирск: НГАВТ, 2000. (В пер.) Часть 2: Параметры резисторов и области применения. - 200 с.
Кроме вышесказанного материалы диссертации отражены в 20 авторских свидетельствах на изобретения, 2 патентах Франции, 2 патентах Англии, 2 патентах Швеции, 2 патентах Италии, 2 патентах Канады, 1 патенте Германии, 4 статьях, 60 отчетах о НИР.
Подписано в печать 28.08.2000 с оригинал-макета Бумага офсетная № 1, формат 60 х 84 1/16. печать офсетная. Усл. печ. л. 2,3, тираж 120 экз., заказ №194 Бесплатно
Новосибирская государственная академия водного транспорта (НГАВТ) 630099, Новосибирск, ул. Шетинкина, 33.
Лицензия ЛР № 021257 от 27.11.97 Отпечатано в отделе оформления НГАВТ.
-
Похожие работы
- Разработка технологии плазменно-электролитической подгонки пленочных резисторов при изготовлении функциональных узлов радиотехнических систем
- Токовый отжиг поликремниевых тензорезисторов
- Испытание электротяговой сети переменного тока на наличие короткого замыкания
- Автоматизация проектирования подгоночных траекторий коррекции пленочных резисторов гибридных интегральных схем
- Технология и конструкирование высокостабильных прецизионных пленочных и мощных микрополосковых СВЧ гибридных интегральных схем
-
- Энергетические системы и комплексы
- Электростанции и электроэнергетические системы
- Ядерные энергетические установки, включая проектирование, эксплуатацию и вывод из эксплуатации
- Промышленная теплоэнергетика
- Теоретические основы теплотехники
- Энергоустановки на основе возобновляемых видов энергии
- Гидравлика и инженерная гидрология
- Гидроэлектростанции и гидроэнергетические установки
- Техника высоких напряжений
- Комплексное энерготехнологическое использование топлива
- Тепловые электрические станции, их энергетические системы и агрегаты
- Электрохимические энергоустановки
- Технические средства и методы защиты окружающей среды (по отраслям)
- Безопасность сложных энергетических систем и комплексов (по отраслям)