專利名稱：無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于水冷電阻器領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的水冷電阻器組合體，是在一個(gè)絕緣水殼主板上開一條連續(xù)的水槽，水槽的一端接進(jìn)水口，另一端接出水口，在主板上鑲嵌有四個(gè)電極，該電極的一端伸進(jìn)水槽，另一端穿過電阻殼引到外面作為電阻器的引出端，將兩條獨(dú)立的合金電阻帶(或絲)安放在水槽內(nèi)，用點(diǎn)焊機(jī)將每根合金電阻帶(或絲)的兩端點(diǎn)焊在不同的電極上，再將水槽封閉形成連續(xù)的密封水路。工作時(shí)，電壓加在電阻器的引出端，冷卻水從進(jìn)水口流入，通過密封水路時(shí)將浸在水中的合金電阻帶(或絲)產(chǎn)生的熱量帶走。
該結(jié)構(gòu)在高壓及直流工況下存在以下缺陷I.相鄰的兩個(gè)電阻器之間在高壓下有局部放電。絕緣水殼是通過模具注塑成型，成型后會在殼內(nèi)殘留氣孔，工作時(shí)的高壓會使兩只電阻之間的絕緣墻內(nèi)的氣孔產(chǎn)生局部放電，反復(fù)的局部放電會蠶食絕緣墻，縮短電阻器組合體的使用壽命。2.在直流工況下，合金電阻帶將被電解腐蝕。在直流工況下，水中的電阻合金帶會被電解腐蝕，電解腐蝕的特點(diǎn)是保護(hù)陰極，腐蝕陽極，相鄰兩圈合金帶中高電位的那圈被腐蝕，越靠近正電極的合金帶被腐蝕的速度越快，所以靠近正極焊點(diǎn)附近的合金帶被腐蝕的最嚴(yán)重，并最終從此處斷開，造成電阻器徹底失效。在電阻值較高，功率較小，所用線徑較細(xì)的情況下，快的幾十分鐘便被腐蝕斷。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述方案中存在的缺陷，本發(fā)明提供了一種無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體的方案及其制作方法。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的水冷電阻器組合體的內(nèi)水路采用并聯(lián)水路結(jié)構(gòu)，并聯(lián)水路由獨(dú)立的內(nèi)水路I和內(nèi)水路2組成，在并聯(lián)水路中分布有兩只電阻芯，每只電阻芯要同時(shí)分布在內(nèi)水路I和內(nèi)水路2的水路內(nèi)，同時(shí)分布在內(nèi)水路I和內(nèi)水路2的同一只電阻芯呈串聯(lián)電路關(guān)系。所述兩個(gè)電阻芯一個(gè)為大功率電阻芯，采用多頭并列引出防腐結(jié)構(gòu)，焊接在大內(nèi)電極上；另一個(gè)為小功率電阻芯，采用塑料包裹合金絲防腐結(jié)構(gòu)，焊接在小內(nèi)電極上；在相鄰兩只電阻芯之間增加空氣隔離帶。所述并聯(lián)水路結(jié)構(gòu)是將普通水冷電阻器的單一水路變?yōu)橛蓛?nèi)水路I和內(nèi)水路2組成的雙水路結(jié)構(gòu)，兩條內(nèi)水路中間有一道隔水墻，兩條內(nèi)水路呈對稱分布,在兩條內(nèi)水路兩端的隔水墻被打通，在一端的打通處形成分流口，分流口通向進(jìn)水口，在另一端的打通處形成匯流口，匯流口通向出水口。
所述串聯(lián)電路是指在空氣隔離帶的一側(cè)，電阻在離空氣隔離帶不遠(yuǎn)處進(jìn)入內(nèi)水路1，順著內(nèi)水路I延伸到空氣隔離帶同一側(cè)的分流口(或匯流口)，穿過分流口(或匯流口)進(jìn)入內(nèi)水路2，順著內(nèi)水路2向空氣隔離帶延伸，在快接近空氣隔離帶時(shí)穿出內(nèi)水路2;另一只電阻在空氣隔離帶另一側(cè)按相同的方式進(jìn)行安裝。以上兩結(jié)構(gòu)的綜合特點(diǎn)是將截面積為A的單條水路變成截面積為A/2的兩條水路，截面積未變，但兩條水路的路徑增加了 I倍，電阻合金帶在兩條水路中所占水路路徑長度也增加了 I倍。下面對電阻合金帶所占水路路徑長度和電解腐蝕速度的關(guān)系做一分析當(dāng)兩個(gè)電極的垂直截面積、水的電阻率不變的情況下，電解液即水的阻值R可由下式求的R = L* P /F
式中，P :水的電阻率；F :電極的垂直截面積，當(dāng)P與F為常數(shù)時(shí)，其比值可用a代表，上式可表示為R = aL再根據(jù)下列公式I = U/RM = kQ = kit (法拉第電解第一定律)整理可得t= MLa/kU式中，t :電解腐蝕時(shí)間；M :電解腐蝕的物質(zhì)質(zhì)量；k :物質(zhì)的化學(xué)當(dāng)量；F :電極的垂直截面積；Q :電解池通過的電荷量；1 :通過電解液電流；R :電解液即水的阻值；U :兩極間的直流電壓。其中k，a為物質(zhì)物性常數(shù)。從上式可看出當(dāng)U不變時(shí)，要腐蝕掉相同的物質(zhì)質(zhì)量M，L越長所需要的電解腐蝕時(shí)間t也越長，t和L成正比關(guān)系。根據(jù)上式的推論，可得出在并聯(lián)水路串聯(lián)電路方案中，電阻合金帶所占水路路徑增加了 I倍，電阻合金帶的直流工作壽命也增加I倍。所述多頭并聯(lián)引出防腐結(jié)構(gòu)，是在電阻帶每個(gè)端頭的兩邊點(diǎn)焊總數(shù)為N(N為I到4之間的自然數(shù))、材質(zhì)和電阻帶相同、長度為電阻帶總長度百分之幾的金屬帶，電阻帶端頭由I個(gè)引出頭變?yōu)?+N個(gè)引出頭，成為多頭并聯(lián)引出電阻芯，將多頭并聯(lián)引出電阻芯放進(jìn)水路，將一端的1+N個(gè)引出頭連接到同一個(gè)電極上，再將另一端的1+N個(gè)引出頭全部連接到另一個(gè)電極上，形成多頭并聯(lián)引出防腐結(jié)構(gòu)。在電解腐蝕中，靠近正極的電阻合金帶被腐蝕得最嚴(yán)重，該結(jié)構(gòu)將腐蝕最嚴(yán)重區(qū)域的合金帶數(shù)量由I根增加到N+1根。使電阻合金帶的直流工作壽命提高N倍。所述塑料包裹合金絲防腐結(jié)構(gòu)，在制作電阻的合金絲表面包裹一層塑料，但兩端頭裸露，在裸露的兩端頭各點(diǎn)焊一截較粗的耐腐蝕金屬絲，用熱塑管將焊點(diǎn)和裸露的合金絲包裹密封，將經(jīng)過以上加工的合金絲制作成電阻芯，合金絲兩端較粗的耐腐蝕金屬絲作為電阻芯的引出端，將該電阻芯裝入水路，將電阻芯兩端的引出端分別連接到兩個(gè)電極上。在該結(jié)構(gòu)中，較粗的耐腐蝕金屬絲本身具有優(yōu)良的耐電解腐蝕特性，可以保證長時(shí)間可靠工作；合金絲被塑料包裹，與水隔絕，沒有電解腐蝕產(chǎn)生，可以長時(shí)間可靠工作；因包裹的塑料對散熱有影響，該方案只限用于小功率電阻。
本發(fā)明的另一創(chuàng)新點(diǎn)在于在適當(dāng)?shù)奈恢?大內(nèi)電極，小內(nèi)電極處)選用合適材質(zhì)的防腐電極，通過選用不同重量和材質(zhì)的防腐電極可滿足客戶對產(chǎn)品的不同壽命要求，根據(jù)大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合理論研究總結(jié)出計(jì)算公式W = Alt，可計(jì)算出所需防腐電極的重量，A為所選用材料的防腐系數(shù)為設(shè)計(jì)電流，單位為安培為設(shè)計(jì)壽命，單位為年；W為所需防腐電極的重量，單位為千克。通過理論計(jì)算以及加速試驗(yàn)驗(yàn)證，該電阻器理論壽命最高可達(dá)40年。所述空氣隔離帶是在并聯(lián)水路主板上的兩只電阻芯之間有一段IOmm左右的空氣帶，兩電阻芯之間的介質(zhì)由塑料-空氣-塑料組成。由于空氣的介電常數(shù)遠(yuǎn)小于塑料，所以兩只電阻芯之間的空氣隔離帶內(nèi)部的電場強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于塑料內(nèi)部的電場強(qiáng)度，由于空氣介質(zhì)內(nèi)部均勻，當(dāng)寬度足夠時(shí)，在空氣隔離帶內(nèi)部不會出現(xiàn)局部放電；在塑料內(nèi)部的電場強(qiáng)度很小，塑料本身的耐受電場強(qiáng)度又很高，塑料本身不會產(chǎn)生局部放電；由于塑料內(nèi)部的電場強(qiáng)度很小，隱藏在塑料中的氣孔內(nèi)部的電場強(qiáng)度也相應(yīng)減小，且低于空氣的耐受電場強(qiáng)度， 也不會產(chǎn)生局部放電，從而實(shí)現(xiàn)了無局放要求。本發(fā)明的有益效果是采用并聯(lián)水路串聯(lián)電路、多頭并聯(lián)引出防腐結(jié)構(gòu)、塑料包裹合金絲防腐結(jié)構(gòu)可使直流工況下水冷電阻器的工作壽命提高N倍以上；增加防腐電極，可滿足客戶對電阻器高壽命的要求；在相鄰兩個(gè)電阻芯之間增加空氣隔離帶消除局部放電，使該產(chǎn)品可用于電力系統(tǒng)的高壓裝置中。
四

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。圖Ι-a是并聯(lián)水路主板主視圖不意圖；圖Ι-b是圖Ι-a的左視圖示意圖；圖2是并聯(lián)水路側(cè)板示意圖；圖3_a是多頭并列引出電阻芯主視圖示意圖；圖3_b是圖3_a的右視圖示意圖；圖4是塑料包裹合金絲電阻芯示意圖；圖5是并聯(lián)水路串聯(lián)電路主板不意圖；圖6_a是無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體主視圖示意圖；圖6_b是圖6_a的左視圖示意圖。圖中I代表隔水墻I ;2代表水槽2 ；3代表并聯(lián)水路主板焊接線3 ；4代表分流口 4 ;5代表匯流口 5 ;6代表進(jìn)水口 6 ;7代表出水口 7 ;8代表大內(nèi)電極8 ;9代表外電極9 ；10代表粗導(dǎo)線10 ;11代表小內(nèi)電極11 ;12代表細(xì)導(dǎo)線12 ；13代表空氣隔離帶；14代表并聯(lián)水路側(cè)板焊接線14 ；15代表電阻帶15 ；16代表防腐金屬帶16 ；17代表焊點(diǎn)17 ；18代表外接頭18 ；19代表塑料包裹合金絲19 ；20代表骨架20 ；21代表耐腐蝕金屬絲21 ；22代表熱塑管22 ；23代表防腐電極23。
五具體實(shí)施例方式所述無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體制作方法(在本實(shí)例中，多頭并聯(lián)引出防腐結(jié)構(gòu)的N = 2，塑料用含氟塑料，耐腐蝕金屬絲用316L)
I.制作并聯(lián)水路主板先制作并聯(lián)水路主板模具，用該模具注塑出材質(zhì)為PVDF的圖Ι-a和圖l_b所示的并聯(lián)水路主板。圖Ι-a和圖l_b所示的并聯(lián)水路主板結(jié)構(gòu)如下a)圖Ι-a和圖l_b所示的并聯(lián)水路主板中間有一道隔水墻1，兩條水槽2對稱分布在隔水墻I的兩邊，水槽2有連續(xù)閉環(huán)的并聯(lián)水路主板焊接線3 ;在對稱分布的兩條水槽2兩端的隔水墻I被打通，在一端的打通處形成分流口 4，分流口 4通向進(jìn)水口 6，從進(jìn)水口6流入的水在分流口 4 一分為二，分 別流向?qū)ΨQ分布的兩條水槽2 ;在另一端的打通處形成匯流口 5，匯流口 5通向出水口 7，對稱分布的兩條水槽2的水在匯流口 5合二為一，從出水口 7流出。并聯(lián)水路主板還應(yīng)鑲嵌有兩個(gè)大內(nèi)電極8、兩個(gè)小內(nèi)電極11、四個(gè)外電極9 ;b)相鄰兩個(gè)電阻之間有兩條空氣隔離帶13。2.制作并聯(lián)水路側(cè)板先制作并聯(lián)水路側(cè)板模具，用該模具注塑出材質(zhì)為PVDF的圖2并聯(lián)水路側(cè)板。圖2并聯(lián)水路側(cè)板結(jié)構(gòu)如下有并聯(lián)水路側(cè)板焊接線14，該焊接線和并聯(lián)水路主板焊接線3對應(yīng)，在將圖2并聯(lián)水路側(cè)板和圖I并聯(lián)水路主板焊接后水槽2應(yīng)變?yōu)檫B續(xù)的密封水路；3.制作多頭并列引出電阻芯取材質(zhì)和電阻帶相同、長度為電阻帶15總長度百分之幾的金屬帶作為防腐金屬帶16，在電阻帶15每個(gè)端頭的兩邊各放一段防腐金屬帶16，兩邊防腐金屬帶16的端頭和中間電阻帶15的端頭對齊，用點(diǎn)焊機(jī)在防腐金屬帶16中部將2段防腐金屬帶16和電阻帶15點(diǎn)焊在一起，形成焊點(diǎn)17，防腐金屬帶16末端不用焊接，便制成圖3-a和圖3-b所示的多頭并列引出電阻芯；4.制作塑料包裹合金絲電阻芯在合金絲的表面包裹一層特氟龍保護(hù)層，稱其為塑料包裹合金絲19，將塑料包裹合金絲19繞在四個(gè)骨架20上，將兩端頭的特氟龍去掉露出合金絲，在每個(gè)端頭裸露的合金絲上點(diǎn)焊一截耐腐蝕金屬絲21，用特氟龍熱塑管22將焊點(diǎn)和裸露的合金絲包裹密封，便制成圖4塑料包裹合金絲電阻芯；5.制作并聯(lián)水路串聯(lián)電路主板在圖I并聯(lián)水路主板的空氣隔離帶的一側(cè)，將圖3多頭并列引出電阻芯一端的外接頭18的三個(gè)引出頭點(diǎn)焊在一個(gè)大內(nèi)電極8上，將圖3多頭并列引出電阻芯的一半放進(jìn)水槽2，另一半穿過分流口 4(或匯流口 5)放進(jìn)隔水墻I另一側(cè)的水槽2內(nèi)，將圖3多頭并列引出電阻芯另一端的外接頭18的三個(gè)引出頭全部點(diǎn)焊在另一個(gè)大內(nèi)電極8上，用兩根粗導(dǎo)線10將兩個(gè)大內(nèi)電極8和兩個(gè)外電極9分別接上，得到一個(gè)并聯(lián)水路串聯(lián)電路的電阻；在空氣隔離帶的另一側(cè)，將圖4塑料包裹合金絲電阻芯一端的耐腐蝕金屬絲21點(diǎn)焊在一個(gè)小內(nèi)電極11上，將圖4塑料包裹合金絲電阻芯的一半放進(jìn)水槽2，另一半穿過匯流口 5(或分流口 4)放進(jìn)隔水墻I另一側(cè)的水槽2，將圖4塑料包裹合金絲電阻芯另一端的耐腐蝕金屬絲21點(diǎn)焊在另一個(gè)小內(nèi)電極11上，用兩根細(xì)導(dǎo)線12將兩個(gè)小內(nèi)電極11和兩個(gè)外電極9分別接上，得到另一個(gè)并聯(lián)水路串聯(lián)電路的電阻；6.制作防腐電極選用在水溶液中電位低于電阻絲的材料作為防腐電極23，防腐電極形狀為長條型、U型或環(huán)型，分別焊接在兩個(gè)大內(nèi)電極8和兩個(gè)小內(nèi)電極9之上；7.制作無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體用焊板機(jī)將兩塊圖2并聯(lián)水路側(cè)板焊接在圖5并聯(lián)水路串聯(lián)電路主板的兩側(cè)，便制成圖6-a和圖6-b所示無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。 ·
權(quán)利要求
1.一種無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體，在其密封水路內(nèi)裝有兩個(gè)電阻芯，冷卻水從密封水路的進(jìn)水口流入,吸收密封水路內(nèi)各電阻芯產(chǎn)生的熱量后從密封水路的出進(jìn)水口流出，其特征是無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體的內(nèi)水路采用并聯(lián)水路結(jié)構(gòu)，并聯(lián)水路由獨(dú)立的內(nèi)水路I和內(nèi)水路2組成，在并聯(lián)水路中分布有兩只電阻芯，每只電阻芯要同時(shí)分布在內(nèi)水路I和內(nèi)水路2的水路內(nèi)，同時(shí)分布在內(nèi)水路I和內(nèi)水路2的同一只電阻芯呈串聯(lián)電路關(guān)系。所述兩個(gè)電阻芯一個(gè)為大功率電阻芯，采用多頭并列引出防腐結(jié)構(gòu)，焊接在大內(nèi)電極上；另一個(gè)為小功率電阻芯，采用塑料包裹合金絲防腐結(jié)構(gòu)，焊接在小內(nèi)電極上；大內(nèi)電極、小內(nèi)電極上焊接防腐電極，在相鄰兩只電阻芯之間增加空氣隔離帶。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體，其特征是內(nèi)水路I和內(nèi)水路2中間有一道隔水墻,兩條內(nèi)水路呈對稱分布,在兩條內(nèi)水路兩端的隔水墻被打通，在一端的打通處形成分流口，分流口通向進(jìn)水口，在另一端的打通處形成匯流口，匯流口通向出水口。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體，其特征是所述串聯(lián)電路是指在空氣隔離帶的一側(cè)，電阻在離空氣隔離帶不遠(yuǎn)處進(jìn)入內(nèi)水路1，順著內(nèi)水路I延伸到空氣隔離帶同一側(cè)的分流口(或匯流口)，穿過分流口(或匯流口)進(jìn)入內(nèi)水路2，順著內(nèi)水路2向空氣隔離帶延伸，在快接近空氣隔離帶時(shí)穿出內(nèi)水路2 ;另一只電阻在空氣隔離帶另一側(cè)按相同的方式進(jìn)行安裝。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體，其特征是所述多頭并聯(lián)引出防腐結(jié)構(gòu)，是在電阻帶兩個(gè)端頭的兩邊點(diǎn)焊總數(shù)為N(N為I到4之間的自然數(shù))、材質(zhì)和電阻帶相同、長度為電阻帶總長度百分之幾的金屬帶，電阻帶每個(gè)端頭均有1+N個(gè)引出頭，裝入水路后一端的1+N個(gè)引出頭連接到同一個(gè)電極上，另一端的1+N個(gè)引出頭全部連接到另一個(gè)電極上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體，其特征是在制作電阻的合金絲表面包裹一層塑料，但兩端頭裸露，在裸露的兩端頭各點(diǎn)焊一截較粗的耐腐蝕金屬絲，用熱塑管將焊點(diǎn)和裸露的合金絲包裹密封，將經(jīng)過以上加工的合金絲制作成電阻芯，合金絲兩端較粗的耐腐蝕金屬絲作為電阻芯的引出端，將該電阻芯裝入水路，將電阻芯兩端的引出端分別連接到兩個(gè)電極上。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體，其特征是所述防腐電極選用在水溶液中電位低于電阻絲的材料作為防腐電極，防腐電極形狀為長條型、U型或環(huán)型，分別焊接在兩個(gè)大內(nèi)電極和兩個(gè)小內(nèi)電極之上，通過選用不同重量與材質(zhì)的防腐電極可滿足客戶對產(chǎn)品不同的壽命要求。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的無局放、耐電解腐蝕的水冷電阻器組合體，其特征是所述空氣隔離帶是在并聯(lián)水路主板上的兩只電阻芯之間有一段IOmm左右的空氣帶，兩電阻芯之間的介質(zhì)由塑料-空氣-塑料組成。
全文摘要
水冷電阻器組合體采用并聯(lián)內(nèi)水路結(jié)構(gòu)，其由獨(dú)立的內(nèi)水路1和內(nèi)水路2組成，在并聯(lián)水路中分布有兩只電阻芯，每只電阻芯同時(shí)分布在內(nèi)水路1和內(nèi)水路2內(nèi)，同時(shí)分布在內(nèi)水路1和內(nèi)水路2的同一只電阻芯呈串聯(lián)電路關(guān)系。兩個(gè)電阻芯一個(gè)為大功率電阻芯，采用多頭并列引出防腐結(jié)構(gòu)，焊接在大內(nèi)電極上；另一個(gè)為小功率電阻芯，采用塑料包裹合金絲防腐結(jié)構(gòu)，焊接在小內(nèi)電極上；大、小內(nèi)電極上均焊接防腐電極，在兩只電阻芯之間增加空氣隔離帶。本發(fā)明的有益效果是所述水冷電阻器組合體可使直流工況下水冷電阻器的工作壽命提高N倍以上；增加防腐電極，滿足客戶對電阻器高壽命的要求；空氣隔離帶可消除局部放電，使該產(chǎn)品可用于電力系統(tǒng)的高壓裝置中。
文檔編號H01C1/082GK102800450SQ20121028750
公開日2012年11月28日 申請日期2012年8月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月14日
發(fā)明者李本德, 周向輝, 林鋼, 楊旭, 王博冉, 張昆, 劉龍, 張麗麗, 張鈴, 馬利媛, 曹鵬, 談軍, 劉小會, 李 瑞, 吳雪嬌 申請人:北京七一八友晟電子有限公司