Arco-systems.ru

Журнал Арко Системс
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Конденсаторы для высоковольтного выключателя

Стражи больших энергий: мощные конденсаторы Vishay из линейки ESTA

23 августа 2011

Силовая электроника на сегодняшний день является одной из востребованных и быстроразвивающихся областей техники. К основным тенденциям данной отрасли можно отнести улучшение силовых характеристик управляющих полупроводниковых приборов и применение систем интеллектуального управления. Не менее важным является стремление к экономичным и энергосберегающим решениям.

Vishay ESTA является одним из немногих мировых производителей, предлагающих практически полный спектр силовых конденсаторов для различных условий и сфер применения — фильтрации гармоник, уменьшения энергопотерь, стабилизации напряжения, улучшения массогабаритных характеристик.

Один из целевых сегментов рынка конденсаторов Vishay — энергогенерирующие установки, «зеленые» технологии — ветряные электростанции и солнечные панели.

Кроме этого силовые конденсаторы Vishay находят свое применение в высоко-, средне- и низковольтных сетях транспортировки и распределения электроэнергии. Их эффективная работа позволяет снизить потери энергии на передачу и, как следствие, снизить выбросы СО2 в атмосферу.

Еще одна область применения включает в себя RFI-фильтры, преобразователи напряжения в тяговых и промышленных двигателях.

Виды ВВ конденсаторов

В зависимости от конструктивных особенностей и материала диэлектрика данные устройства бывают керамическими, бумажными, металлизированными, масляными, вакуумными, фазосдвигающими, подстроечными, биполярными.

Керамические изделия

Керамические импульсные конденсаторы – накопители, в которых в качестве диэлектрика используется специальная керамика. В отличие от низковольтных аналогов, такие кондеры работают при напряжении от 0,2 до 50 кВ и частоте тока от 0,5 до 10 кГц. При этом емкость их лежит в диапазоне от 2-2,5 до 25 нф. Используются они в цепях постоянного, переменного или пульсирующего тока, сетевых фильтрах как X/Y конденсаторы, а также высокочастотных схемах для устранения помех, поглощения шумов.

Наиболее часто применяемыми марками данных устройств являются следующие:

  • К75-25 (15);
  • К15-4;
  • К15-5;
  • К15-10;
  • КВИ-3.

Металлизированные и бумажные (плёночные)

Имеющие схожую конструкцию накопители заряда данных видов состоят из:

  • Диэлектрика – конденсаторной бумаги, полимерной пленки из таких материалов, как полипропилен, полиэстер, поликарбонат.
  • Обкладок – фольги или тонкого слоя металла, нанесенного на пленочный полимерный диэлектрик вакуумным напылением.
  • Двух контактов (выводов), припаянных к обкладкам.

Наиболее востребованными среди пленочных металлизированных устройств являются модели с рабочим напряжением 16 и 25 кВ и емкостью 2200 пФ (2,2нФ).

Накопители с бумажным диэлектриком, в отличие пленочных металлизированных аналогов, имеют более низкое рабочее (номинальное) напряжение: от 0,2 до 15 кВ (200-1500 В). Однако при этом их емкость колеблется от 0,1 до 2 мкФ (100000 – 2000000 пФ или 100-2000 нФ). Как и аналоги с керамическим диэлектриком, они способны работать с токами частотой от 50 до 10 000Гц (10кГц).

Применяют пленочные и бумажные высоковольтные конденсаторы в выпрямительных и фильтрующих цепях, электронных умножителях и удвоителях напряжения.

Читать еще:  Расположение выключателя фонарей заднего хода

На заметку. В бумажных накопителях заряда допускается отклонение ёмкости накопителя от номинального значения данной характеристики не более, чем на 20%.

Масляные и вакуумные образцы

Наиболее часто применяемый и востребованный вакуумный высокочастотный конденсатор переменной емкости марки КП 1-4 представляет собой устройство, состоящее из следующих частей:

  • стеклянный баллон, внутри которого путем откачки воздуха создан высокий вакуум;
  • неподвижный цилиндрический электрод;
  • гофрированный подвижный электрод («гармошка»);
  • привод подвижного электрода, под большим усилием перемещающий «гармошку» внутрь неподвижного электрода;
  • круглая ручка и окошко со шкалой для регулировки емкости накопителя.

Емкость данного накопителя колеблется от 10 до 500пФ, рабочее напряжение – до 10кВ. Применяется такое устройство в радиолюбительской передающей аппаратуре в диапазоне частот до 30-80 МГц в качестве контурных, блокировочных, фильтровых, а также разделительных конденсаторов.

Масляный накопитель заряда самой распространенной марки КБГ-МН состоит из:

  • металлического прямоугольного корпуса;
  • скрученного в рулон полимерного или бумажного диэлектрика;
  • обкладок из алюминиевой фольги, разделенных диэлектриком;
  • двух выводов, припаянных к обкладкам и соединенным с контактами на крышке корпуса.

Скрученный рулон из диэлектрика и обкладок находится в специальном масле, заполняющем корпус. Емкость устройства данной марки составляет 0,5 мкф (500нФ), рабочее напряжение – 600 В (0,6кВ).

На заметку. В высоковольтных накопителях заряда достаточно высокое содержание различных драгметаллов: палладия, платины, технического серебра.

Элементы с переменной емкостью

Конденсатор переменной емкости имеет в своем составе такие части, как секции пластин из металлического материала. Одна из этих секций может осуществлять плавное движение по отношению ко второй. Во время этого движения происходит так, что пластины подвижной части, то есть ротора, чаще всего вводятся в зазоры, имеющиеся между пластинами неподвижной части — статора. Благодаря этому движению происходит следующее. Площадь перекрытия одних пластин другими изменяется, в результате чего изменяется и емкость переменного конденсатора.

Диэлектриком в таких элементах чаще всего выступает воздух. Хотя стоит отметить, что, если говорить об аппаратуре с малыми габаритами, допустим, о транзисторных карманных приемниках, то в них чаще используются конденсаторы переменной емкости с твердым диэлектриком. В качестве этого элемента там используется износостойкое и высокочастотное сырье. Чаще всего это фторопласт или полиэтилен.

Рекомендации по расчету и выбору компонентов

Расчет и выбор компонентов устройства рекомендуется начать с реле.

Оба реле одинаковые, должны быть рассчитаны на работу на постоянном токе, иметь как минимум одну группу переключающих контактов. Параметры реле, на которые нужно обратить внимание, следующие:

  • Максимальный ток через замкнутые контакты должен быть выше, чем максимально возможный ток, отдаваемый выпрямителем в нагрузку;
  • Максимальное напряжение на разомкнутых контактах должно быть выше, чем пиковое напряжение на выходе диодного моста;
  • Сопротивление обмотки постоянному току;
  • Ток срабатывания и ток отпускания нужно знать, если вы планируете сначала провести программную симуляцию работы схемы. Обычно эти параметры приводятся в спецификации на реле, но если их там нет, параметры можно определить экспериментально.
Читать еще:  Как устанавливаются выключатели пуэ

Применение конденсаторов в ВЧ и СВЧ

В высокочастотных приложениях наибольшее распространение получили конденсаторы на основе керамических, стеклянных и органических диэлектриков. Из числа последних наибольшее распространение получили изделия на основе диэлектриков из поликарбоната, полиэстера и полипропилена. Также в текущем десятилетии нынешнего века получили значительное развитие конденсаторы с использованием кремниевых материалов и технологий.

Рассмотрим наиболее распространенные и широко применяющиеся сегодня типы конденсаторов. В связи с развитием новых технологий микроминиатюризации и широким распространением их не только в специальных отраслях промышленности, но и в бытовой технике одним из самых распространенных типов конденсаторов являются керамические конденсаторы.

Разрядное устройство своими руками

Перед тем как измерить емкость, проверить кондёры на пробой или утечку, или если нужна замена несправного элемента необходимо его разрядить. Особенно актуально сделать правильный разряд у высоковольтных радиодеталей большой емкости. Накопленная энергия может сохраняться длительное время и неправильный демонтаж или хранение может нести угрозу для жизни.

Для безопасной разрядки высоковольтных конденсаторов можно собрать недорогое, простое в реализации электронное устройство. Оно разряжает вполне эффективно и безопасно.

Посмотрим на его принципиальную схему:

Напряжение с высоковольтного конденсатора поступает на гасящий резистор R1 и далее уходит на диодный ограничитель напряжения двустороннего типа.

Сам диодный ограничитель из двух параллельных цепочек диодов D1-D3 и D4-D6. Это сделано для того чтобы от любого диода в цепи снять напряжение порядка 2 вольт для работы светодиодных индикаторов D7, D8. Поступающий ток на светодиоды ограничивается резистором R2.

Светодиод запускает процесс разряда высоковольтного конденсатора до безопасного напряжения порядка двух вольт.

На процесс разряда может потребоваться некоторое время от 10 сек. и больше. Время разряда зависит от емкости подключенного кондёра и, какое остаточное напряжение в нем оставалось.

Как только светодиод потухнет можно провести окончательный разряд, с помощью отвертки закоротив выводы радиодетали.

Схема вполне работоспособна.

Всю плату можно собрать самостоятельно и поместить в пластиковый корпус.

Если необходим конденсатор для работы с однофазным электродвигателем

Обычно различные конденсаторы для асинхронных электродвигателей используются для работы с напряжением в 220 В с учетом установки в однофазную сеть.

Но процесс их использования немного сложнее, поскольку трехфазные электродвигатели работают с помощью конструктивного подключения, а для однофазных версий потребуется обеспечить смещенный вращательный момент у ротора. Это обеспечивается с помощью увеличенного количества обмотки для запуска, а фаза смещается усилиями конденсатора.

Краткое описание

Импульсные конденсаторы КПИ и КПИ1 предназначены для работы в электрофизических и технологических установках в импульсном режиме с частотой повторения импульсов до 1 Гц. Конденсаторы разработаны на напряжение 5—200 кВ и имеют пластмассовый морозостойкий корпус. Конденсаторы могут работать как в вертикальном, так и в горизонтальном положениях. Переполюсовка напряжения в конденсаторе при разряде на нагрузку не более 10%. Ресурс конденсатора, указанный в таблице, соответствует такому типу разряда, при вероятности безотказной работы, равной 0,90. Однако конденсаторы могут успешно работать и при ярко выраженном колебательном характере разряда. В этом случае для сохранения ресурса необходимо снижать зарядное напряжение. Внешний вид и габаритные размеры конденсаторов КПИ приведены на рисунках ( 1 ) и ( 2 ).

Читать еще:  Маломасляные высоковольтные выключатели вмг

Структура условного обозначения:

Предельно допустимые климатические воздействия

Конденсаторы типа КПИ и КПИ1 относятся по климатическому воздействию к группе УХЛ 4. Номинальные значения климатических факторов по ГОСТ 15543-70 и ГОСТ 15150-69, в частности, значения рабочей температуры находятся в диапазоне +1 ÷ +35°С. Окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли и агрессивных газов в концентрациях, снижающих параметры конденсатора в недопустимых пределах.

Предельно допустимые механические воздействия

Конденсаторы выдерживают воздействие вибрационных нагрузок в диапазоне частот 5 ÷ 200 Гц с амплитудой 0,5 мм и ускорением 19,6 м/с 2 ; воздействие ударных нагрузок с ускорением 147 м/с 2 и длительностью удара 5 ÷ 10 мс.

Величина емкости конденсаторов, приведенных в таблицах 1 и 2, может отклоняться в пределах ±10% от номинала. Под индуктивностью имеется в виду собственная индуктивность конденсатора. Максимальный ток для конденсаторов КПИ составляет 100 кА, а для КПИ1 – 50 кА. Тангенс угла диэлектрических потерь при частоте ≤ 50 Гц равен 0,002÷0,003, что существенно меньше, чем в бумажно-масляных импульсных конденсаторах. Ресурс указан для случая разрядки конденсаторов на нагрузку с переполюсовкой напряжения (реверсом напряжения) не более 10% и температурой окружающей среды +200°С. При отклонении условий эксплуатации от указанных в таблице ресурс может быть приближенно рассчитан по формуле N = N0xK1xK2xK3xK4, где N0 – номинальный (табличный) ресурс; К1, К2, К3, К4 – коэффициенты долговечности.

Например, пусть конденсатор КПИ-50-5 (таблица 1)эксплуатируется при зарядном напряжении Uз = 30 кВ, максимальном обратном напряжении 18 кВ, при температуре 30°С и времени удержания напряжения после зарядки конденсатора равном 15 с. Необходимо найти ресурс N, соответствующий данным условиям эксплуатации конденсатора. Воспользуемся формулой N = N0xK1xK2xK3xK4. Номинальный ресурс N0 найдем из таблицы 1. Он равен 6·10 4 циклов заряд-разряд. Коэффициент К1 при Uз/U0 = 35/50 = 0,7. Он равен 28. при Т = 30°С находится К2 = 0,5. при Uобр/Uз = 18/30 = 0,6 находится К3 = 0,1. Коэффициент К4 = 0,52, при tуд = 20 с. По формуле находим эксплуатационный ресурс: N = 6·10 4 x 28 x 0,5 x 0,1 x 0,52 = 4,37·10 4 циклов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector