вход Вход Регистрация



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

- конденсаторы для работы в цепях переменного тока промышленной частоты, предназначенные для повышения коэффициента мощности (косинусные);

- конденсаторы для работы в цепях постоянного тока с некоторой переменной составляющей в напряжении (фильтровые);

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

- конденсаторы для работы в цепях с импульсными напряжениями (демпфирующие).

В зависимости от назначения цепи, режимы работы конденсаторов могут сильно отличаться. В частности, ток, протекающий через конденсатор, как правило, имеет несинусоидальную форму и достаточно часто ток конденсатора носит импульсный характер. Всё это приводит к дополнительным потерям в диэлектрике конденсатора, что может вызывать перегрев конденсатора и его выход из строя.

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

, (1.33)

где: - мощность потерь;

- рабочая частота;

- действующее значение напряжения на ёмкости;

- ёмкость конденсатора;

- тангенс угла диэлектрических потерь.

Уравнение (1.33) показывает, 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, которое отражается в величине . Диэлектрики на основе полимерных плёнок, используемых в высокочастотных конденсаторах, имеют порядка 10-3 – 10-4 . Бумажные 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 расчётных величин, в противном случае процесс старения диэлектрика значительно ускоряется, и срок службы конденсатора, соответственно, сокращается. При заданной конструкции конденсатора и нормальных условиях охлаждения, для сохранения теплового режима конденсатора при повышении частоты необходимо уменьшать рабочее напряжение на его зажимах. Для оценки величин допустимых напряжений, в первом приближении, можно использовать условие равенства потерь в рабочем и в номинальном режиме конденсатора:

. (1.34)

Используя (1.33) и решив (1.34) относительно рабочего напряжения, можно получить:

. (1.35)

Если пренебречь изменением , (что в диапазоне частот 1-10 кГц не всегда допустимо) то расчёт рабочего напряжения упрощается. В первом приближении, как следует из выражения (1.35), с ростом частоты для сохранения теплового режима конденсатора рабочее напряжение должно быть снижено пропорционально корню квадратному из отношения номинальной и рабочей частот.

В общем случае при несинусоидальном напряжении на зажимах конденсатора расчёт потерь в нём значительно усложняется, так как потери в нём создаются каждой гармоникой напряжения, существующей в приложенном напряжении [5,16].

Для правильного выбора рабочего режима конденсатора наилучшим вариантом является использование соответствующих частотных характеристик, приводимых изготовителями конденсаторов в технических условиях или каталогах.

Аналогичные соображения можно использовать и при выборе электролитических конденсаторов, применяемых в различных фильтрах в звене постоянного тока. При этом следует учитывать, конечно, что они могут работать только в цепях с однополярным напряжением, а допустимая величина переменной составляющей на зажимах электролитического конденсатора обычно составляет только 5 – 10 % от номинального постоянного напряжения, причем величина переменной составляющей задаётся для частоты 50 Гц. Особенностью электролитических конденсаторов является довольно значительная внутренняя индуктивность, которая с ростом частоты компенсирует ёмкость конденсатора. Поэтому для высокочастотных составляющих тока, например, при импульсном характере кривой тока с большой скорость изменения, эффективная ёмкость конденсатора может существенно снижаться [16]. Всё это приводит к необходимости увеличивать ёмкость конденсаторной батареи, которая часто определяется не требуемым коэффициентом сглаживания, а величиной переменной составляющей тока, замыкающейся через конденсатор.

 

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