Конденсаторы силовых цепей

June 27, 2013 by admin Комментировать »

К трем основным типам конденсаторов относятся:

•                различные виды конденсаторов с пленочным диэлектриком, используемые в основном для коррекции коэффициента мощности и в RCсхемах подавления выбросов;

•                электролитические конденсаторы, используемые в фильтрах;

•                керамические конденсаторы, имеющие небольшую емкость.

Электролитические конденсаторы имеют намного большую по сравнению с другими типами способность накапливать энергию на единицу объема, но они не бывают на напряжение больше 500 В и обычно не работают на переменном токе. Кроме того, у них заметные токи утечки и имеются ограничения на напряжение пульсаций. Однако высокая удельная емкость сделала их популярными в фильтрах источников питания постоянного тока. Следует отметить, что даже при работе без превышения предельно допустимых параметров электролитические конденсаторы имеют ограниченный срок службы, что связано с высыханием электролита, особенно при больших токах пульсаций и высоких температурах окружающей cpeды. При разработке конструкций с их использованием необходимо принять меры по вентиляции или отводить тепло другим способом.

Используемые для коррекции коэффициента мощности конденсаторы с пленочным диэлектриком заменили старые конденсаторы с бумажным диэлектриком. Для этой группы конденсаторов нормируются рабочее напряжение и реактивная мощность в кВАр, а изготавливаются они в виде единичных изделий и в виде трехфазных сборок в одном корпусе. Конденсаторы для коррекции коэффициента мощности всегда применяют с предохранителями.

При использовании конденсаторов могут возникнуть проблемы, связанные с гармониками переменного тока, возбуждаемыми нелинейными нагрузками. Совместно с индуктивностью цепей питания емкость конденсаторов может создать резонансный контур, и, если частота резонанса совпадет с частотой гармоники сетевого напряжения, в системе могут возникнуть перегрузки по току и напряжению. Чтобы избежать этого, перед установкой конденсаторов для коррекции коэффициента мощности следует проверить наличие гармоник тока.

Требования к конденсаторам для коррекции коэффициента мощности изложены в документе IEEE 18-2002 (IEEE Standard for Shunt Power Capasitors). Вкратце, эти конденсаторы должны выдерживать 110% от номинального среднеквадратичного напряжения, 120% от номинального пикового напряжения, 135% от номинальной реактивной мощности и 180% от номинального среднеквадратичного тока. Эти требования должны выполняться также для любых гармоник тока или напряжения. Когда конденсаторы используются в цепи последовательно с индуктивностью, то следует учитывать возможность увеличения тока и напряжения вследствие резонанса. В большинстве фильтров третьей гармоники и в некоторых фильтрах пятой гармоники могут потребоваться конденсаторы, рассчитанные на существенно большее напряжение, чем номинальное напряжение сети.

Подключение части конденсаторной батареи к сети, в которую уже включена другая ее часть, может вызвать протекание аварийно-опасных токов. Дело в том, что при подключении в сеть конденсатора бросок тока через него ограничен импедансом сети, а вот при подключении дополнительного конденсатора к уже включенной в сеть батарее ток его заряда ограничивается лишь малым сопротивлением и индуктивностью коммутационного устройства. По этой причине каждая отдельная секция конденсаторной батареи должна иметь свою защиту в виде токоограничительного реактора (дросселя). И конденсаторы, и коммутационные устройства должны иметь запасы по току с учетом этих бросков.

Некоторые конденсаторы, предназначенные для работы в цепях постоянного тока, выполнены в форме длинного бутерброда, состоящего из проводящих идиэлектрических полосок и свернутого в цилиндр. Выводы при этом сделаны от концов обеих проводящих обкладок конденсатора. В других типах конденсаторов применяется диэлектрическая пленка, на одну из поверхностей которой напылен металлический слой. Для этих конденсаторов характерна способность самовосстановления при пробое, когда вблизи участка пробоя диэлектрика происходит испарение металла и конденсатор сохраняет работоспособность без существенного ухудшения параметров. Конденсаторы, предназначенные для работы с большими токами (например, в ДС-цепях подавления бросков напряжения), также изготавливаются в виде скрученного бутерброда из слоев диэлектрика и алюминия, но выводы конденсатора присоединяются к краям этих обмоток на всем их протяжении. Данная конструкция обеспечивает уменьшение паразитных индуктивности и сопротивления конденсатора. Обе эти конструкции показаны на Рис. 2.4.

Рис. 2.4. Конструкции конденсаторов

В общем конденсаторы, предназначенные для цепей постоянного тока, не следует применять на переменном токе, если только их возможность применения для этого не оговорена особо. Еще отметим, что конденсаторы в RC-цепях подавления бросков напряжения подвергаются воздействию повторяющихся зарядов и разрядов с токами, намного большими, чем можно было бы ожидать из расчета, основанного на напряжении сети и емкости конденсатора.

Все конденсаторы можно соединять последовательно или параллельно для увеличения их рабочего напряжения или емкости. Однако при последовательном соединении следует параллельно каждому конденсатору подключать резистор, чтобы получился делитель напряжения. Особенно это касается конденсаторов в цепях постоянного тока, когда без этих резисторов напряжение на последовательно соединенных конденсаторах распределяется обратно пропорционально их токам утечек, сильно меняющихся от образца к образцу. Сопротивления этих резисторов выбираются так, чтобы ток через них был существенно больше, чем токи утечек конденсаторов. Исходные данные для этих расчетов обычно можно получить у изготовителей конденсаторов.

Еще одним типом конденсаторов являются керамические. Они обычно имеют небольшую емкость, но довольно большие рабочие напряжения. Эти конденсаторы обладают очень маленькой паразитной индуктивностью и с успехом применяются в некоторых типах цепей для подавления бросков напряжения.

Источник: Сукер К. Силовая электроника. Руководство разработчика. — М.: Издательский дом «Додэка-ХХI, 2008. — 252 c.: ил. (Серия «Силовая электроника»).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты