一种电容量可调节的心子单元结构及调节方法技术

提供一种电容量可调节的心子单元结构及调节方法，属于高压电容器技术领域，包括外套管，外套管下部固定连接有下盖，外套管内部装有心子，心子上部通过固定夹板限位，心子两侧通过竖直固定在套管内的竖限位撑条限位；心子下部固定连接有法兰盘，法兰盘下部设有波纹管，波纹管上端套在法兰盘上，波纹管下端固定在下盖上；下盖下部固定有丝杠伺服电机，丝杠伺服电机的丝杠穿过下盖并穿过波纹管与法兰盘固定连接。本发明专利技术采用丝杠旋转的方法补偿由于温度变化而造成电容量的变化，是一种通过机械传动系统主动调整电容量的结构，实现高精度的动态调节控制产品电容量，消除温度带来的影响，实现负反馈控制，确保控制精度。确保控制精度。确保控制精度。

【技术实现步骤摘要】
一种电容量可调节的心子单元结构及调节方法


[0001]本专利技术属于高压电容器
，具体涉及一种电容量可调节的心子单元结构及调节方法。

技术介绍

[0002]高压电容器是电容式电压互感器的主要部件，电容式电压互感器是电力系统中的主要设备，主要用于电压测量、无功补偿、滤波、载波通信等方面。由于高压电容器的电容量随温度的变化而变化，当电容量变化过大时，会造成精度超差，保护误动作等情况发生。对于套管类电容器产品，电容量随温度的升高而变化，有些产品随温度升高电容量会降低，有些产品随温度升高电容量增加，这些增加或降低的幅度随着产品结构、材料等的不同也会有不少的差异。因此需要寻找一种根据温度的不同能连续调节产品的电容量实现动态平衡。目前，有利用扩张器的变化粗略调整电容量的方法，该方法不能精确补偿电容量，并且其结构复杂，不便于应用于不同种类产品上。
[0003]其中，技术专利CN110763357A公开了一种电容式温度传感器及使用方法，该温度传感器由感温包、毛细管、波纹管、底座、感温工质、电容器左极板和电容器右极板构成，该专利是利用温度的影响来改变电容量，与本申请设计思路不同。专利CN112635196A公开了一种降低电容器温度系数的装置及方法，该专利通过扩张器改变电容器心子高度尺寸(即心子压紧系数)来压缩或放大其内部各个电容元件的极板间距，从而实现心子电容量的调节，进而实现自动降低电容器温度系数。该专利是利用温度改变时电容器本身的体积的改变和波纹管体积的变化，是一种无反馈的控制。专利CN213070843U公开了一种带有绝缘油保护装置的电容式电压互感器，通过设置金属波纹管，确保散热效果好，对壳体内充氮气或二氧化碳等气体，进行惰性气体保护，避免空气中氧气氧化绝缘油。该专利虽然在电容器的顶部设置有波纹管，但该波纹管的作用在于确保散热效果，而没有涉及通过波纹管来控制电容器的高度，进而影响电容器的电容量。针对上述现有技术存在的问题，因此有必要提出改进。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题：提供一种电容量可调节的心子单元结构及调节方法，本专利技术采用丝杠旋转补偿由于温度变化而造成电容量的变化，是一种根据环境温度通过机械传动系统主动调整电容量的结构，能够实现高精度动态调节控制产品电容量，消除温度带来的影响，实现负反馈控制，确保控制精度。
[0005]本专利技术采用的技术方案：一种电容量可调节的心子单元结构，包括外套管，所述外套管下部固定连接有下盖，所述外套管内部装有心子，所述心子上部通过固定在外套管内腔上部的固定夹板限位，所述心子下部固定连接有法兰盘，所述法兰盘下部设有波纹管，所述波纹管上端套在法兰盘上，所述波纹管下端固定在下盖上；所述下盖下部固定有丝杠伺服电机，所述丝杠伺服电机的丝杠穿入下盖并穿过波纹管与法兰盘固定连接。
[0006]对上述技术方案的进一步限定，所述心子是由多个电容元件通过串联和并联的方式连接组成。
[0007]对上述技术方案的进一步限定，所述波纹管是采用不锈钢板冲压成的波纹状结构。
[0008]对上述技术方案的进一步限定，所述心子两侧通过竖直固定在套管内的竖限位撑条限位；所述心子两侧均竖直设有竖限位撑条，所述竖限位撑条下端固定在下盖上，所述竖限位撑条上端与固定夹板固定连接；所述固定夹板和竖限位撑条均采用塑料板材制成。
[0009]对上述技术方案的进一步限定，所述外套管下端与下连接法兰内孔通过浇筑结构连接，所述下连接法兰与下盖之间通过螺钉固定连接。
[0010]对上述技术方案的进一步限定，所述下盖上设有用于丝杠伺服电机的丝杠间隙穿过的孔。
[0011]对上述技术方案的进一步限定，所述丝杠伺服电机具备自锁结构，所述丝杠伺服电机具备根据驱动信号脉冲量的大小控制转动角度。
[0012]一种电容量可调节的心子单元结构的调节方法，包括以下步骤：
[0013]1)确定心子电容量与丝杠伺服电机转动角度即脉冲信号的关系，具体通过以下公式确定：
[0014]C'＝C
×
(((n
×
h
×
K)/(2
×
Nc
×
Nq)+Bk)/Bk)
[0015]其中，C'—为电容量的变化量
[0016]C—电机复位时的基准电容量
[0017]h—单个脉冲信号对应丝杠的移动量
[0018]n—触发的总脉冲信号
[0019]Bk
‑‑
产品在私服电机初始条件下的极板间的初始距离，单位mm
[0020]Nc—电容元件串联的元件个数
[0021]Nq—元件的圈数
[0022]K—考虑到心子除了元件外，还有衬垫、引线部件，增加的修正系数，取0.85～0.9；
[0023]2)不同结构的电容器有不同的温度系数，当温度变化某一值时，心子电容量也将变化一定的数值，其中心子电容量与电容温度之间的关系通过以下公式确定，
[0024]C'＝T'
×
a
[0025]其中：C'—
‑
电容量的变化量
[0026]T
’
—温度的变化量
[0027]a
‑‑
电容器的温度系数，通过试验测定；
[0028]3)通过在电容器上设置温度传感器采集电容器温度变化量；根据温度变化量通过步骤2)计算出心子电容量变化；通过步骤1)计算出电容量的变化量和丝杠伺服电机的调节量的关系；然后丝杠伺服电机根据计算的调节量利用脉冲信号转换为电机旋转，使得丝杠通过螺纹将旋转运动转为为高度方向的直线运动，使得心子在高度方向伸长或压缩，使心子的电容量改变一定值，实现电容量的补偿调节，使电容量的补偿量抵消了由于温度而产生的改变；同时，所述波纹管随着丝杠的移动其高度也做相应的改变。
[0029]上述调节方法适用于电容温度系数是正或者是负的高压电容器；
[0030]对于正电容温度系数的高压电容器，温度升高，根据温度变换量，通过步骤2)和步
骤1)计算出电容量的变化量和丝杠伺服电机的调节量的关系，然后丝杠伺服电机顺时针转动使心子伸长对应长度而实现电容量的调节；
[0031]对于负电容温度系数的高压电容器，温度升高，根据温度变换量，通过步骤2)和步骤1)计算出电容量的变化量和丝杠伺服电机的调节量的关系，然后丝杠伺服电机逆时针转动使心子缩短对应长度而实现电容量的调节。
[0032]上述调节方法也适用于心子中的电容元件既有并联又有串联的结构，或者心子全为并联的结构。
[0033]本专利技术与现有技术相比的优点：
[0034]本方案采用丝杠旋转方式补偿由于温度变化而造成电容量的变化，是一种根据环境温度通过机械传动系统主动调整电容量的结构，能够实现高精度动态调节控制产品电容量，消除温度带来的影响，可实现负反馈控制，确保控制精度。
附图说明
[0035]图1为本专利技术的立体结构示意图；
[0036]图2为本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电容量可调节的心子单元结构，包括外套管(1)，所述外套管(1)下部固定连接有下盖(5)，其特征在于：所述外套管(1)内部装有心子(2)，所述心子(2)上部通过固定在外套管(1)内腔上部的固定夹板(3)限位；所述心子(2)下部固定连接有法兰盘(7)，所述法兰盘(7)下部设有波纹管(8)，所述波纹管(8)上端套在法兰盘(7)上，所述波纹管(8)下端固定在下盖(5)上；所述下盖(5)下部固定有丝杠伺服电机(9)，所述丝杠伺服电机(9)的丝杠穿入下盖(5)并穿过波纹管(8)与法兰盘(7)固定连接。2.根据权利要求1所述的一种电容量可调节的心子单元结构，其特征在于：所述心子(2)是由多个电容元件通过串联和并联的方式连接组成。3.根据权利要求1所述的一种电容量可调节的心子单元结构，其特征在于：所述波纹管(8)是采用不锈钢板冲压成的波纹状结构。4.根据权利要求1所述的一种电容量可调节的心子单元结构，其特征在于：所述心子(2)两侧通过竖直固定在套管(1)内的竖限位撑条(6)限位，所述心子(2)两侧均竖直设有竖限位撑条(6)，所述竖限位撑条(6)下端固定在下盖(5)上，所述竖限位撑条(6)上端与固定夹板(3)固定连接，所述固定夹板(3)和竖限位撑条(6)均采用塑料板材制成。5.根据权利要求1所述的一种电容量可调节的心子单元结构，其特征在于：所述外套管(1)下端与下连接法兰(4)内孔通过浇筑结构连接，所述下连接法兰(4)与下盖(5)之间通过螺钉固定连接。6.根据权利要求5所述的一种电容量可调节的心子单元结构，其特征在于：所述下盖(5)上设有用于丝杠伺服电机(9)的丝杠间隙穿过的孔。7.根据权利要求1所述的一种电容量可调节的心子单元结构，其特征在于：所述丝杠伺服电机(9)具备自锁结构，所述丝杠伺服电机(9)具备根据驱动信号脉冲量的大小控制转动角度的结构。8.一种电容量可调节的心子单元结构的调节方法，其特征在于：包括以下步骤：1)确定心子(2)电容量与丝杠伺服电机(9)转动角度即脉冲信号的关系，具体通过以下公式确定：C'＝C
×
(((n
×
h
×
K)/(2
×
Nc
×
Nq)+Bk)/B...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇凡，赵建洲，刘德伟，陈为强，任伟，
申请(专利权)人：正泰电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：