вход Вход Регистрация



В схемах автономных преобразователей широко применяются конденсаторы разных типов. С точки зрения их назначения можно выделить следующие основные виды конденсаторов [15,16]:

- конденсаторы для работы в кругах переменного тока промышленной частоты, которые предназначены для повышения коэффициента мощности ("косинусного");

- конденсаторы для работы в кругах постоянного тока с некоторой сменной составной в напряжении (фильтру);

- конденсаторы для работы в кругах сменного тока повышенной частоты в диапазоне от 500 Гц до 10 кГц (коммутирующие);

- конденсаторы для работы в кругах с импульсным напряжением (демпфируя).

В зависимости от назначения круга, режимы работы конденсаторов могут сильно отличаться. В частности, ток, который протекает через конденсатор, как правило, имеет несинусоидальную форму и довольно часто ток конденсатора носит импульсный характер. Все это приводит к дополнительным потерям в диэлектрике конденсатора, который может вызвать перегрев конденсатора и его выход из порядка.

При синусоидальной форме напряжения на конденсаторе мощность потерь в конденсаторе определяется соотношением [16]:

, (2.7)

где: - мощность потерь, Вт;

- рабочая частота, Гц;

- действующее значение напряжения на емкости, В;

- емкость конденсатора, Ф;

- тангенс угла диэлектрических потерь.

Уравнение (2.7) показывает, что потери в конденсаторе увеличиваются с ростом частоты в первой степени и с ростом напряжения в квадрате. Абсолютная величина потерь в значительной мере определяется качеством диэлектрика, который отбивается в величине . Диэлектрики на основе полимерных пленок, которые употребятся в высокочастотных конденсаторах, имеют порядка 10-3-10-4. Бумаге и металлобумажные диэлектрики обычно имеют на два порядка больше, что и определяет возможность их применения лишь в конденсаторах, предназначенных для использования на промышленной частоте. Срок службы конденсатора, в основном, зависит от состояния диэлектрика, старение которого ускоряется с ростом внутренней температуры конденсатора. Таким образом, для нормальной работы конденсатора его температура не должна превышать расчетных величин, в противном случае процесс старения диэлектрика значительно ускоряется, и срок службы конденсатора, соответственно, сокращается. При заданной конструкции конденсатора и нормальных условиях охлаждения, для сохранности теплового режима конденсатора при повышении частоты необходимо уменьшать рабочую напряжение на его зажимах. Для оценки величины допустимого напряжения, в первом приближении, можно использовать условие равенства потерь в рабочем и в номинальном режиме конденсатора:

. (2.8)

Используя (2.7) и решая (2.8) относительно рабочего напряжения, можно получить:

. (2.9)

Если пренебречь изменением , (что в диапазоне частот 1-10 кГц не всегда допустимо) то расчеты рабочего напряжения упрощается. В первом приближении, как вытекает из выражения (2.9), с ростом частоты для сохранности теплового режима конденсатора рабочее напряжение должно быть сниженная пропорционально корню квадратному из отношения номинальной и рабочей частот.

В общем случае при несинусоидальному напряжению на зажимах конденсатора расчеты потерь в нем значительно усложняется, потому что потери в нем создаются каждой гармоникой напряжения, которая существует в приложенном напряжении [5,16].

Для правильного выбора рабочего режима конденсатора наилучшим вариантом является использования соответствующих частотных характеристик, которые приводятся производителями конденсаторов в технических условиях или каталогах.

Аналогичные понимания можно использовать и при выборе электролитических конденсаторов, которые применяются в разных фильтрах в кругах постоянного тока. При этом следует учитывать, конечно, что они могут работать только в кругах с однополярной напряжению, а допустимая величина сменной составляющей на зажимах электролитического конденсатора обычно составляет только 5 – 10 % от номинальной постоянной напряжению, причем величина сменной составляющей задается для частоты 50 Гц. Поэтому допустимая величина сменной составляющей напряжения с увеличением частоты должна уменьшаться согласно (2.9). Особенностью электролитических конденсаторов есть довольно значительная внутренняя индуктивность, которая с ростом частоты компенсирует емкость конденсатора. Поэтому для высокочастотных составляющих тока, например, при импульсном характере кривой тока с большой скоростью изменения, эффективная емкость конденсатора может существенным образом снижаться [16]. Все это приводит к необходимости увеличивать емкость конденсаторной батареи, которая часто определяется не необходимым коэффициентом сглаживания, а величиной сменной составляющей тока, который замыкается через конденсатор.

 

© 2018
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру