Основные характеристики силовых конденсаторов
Электрическим конденсатором называется устройство, состоящее из двух (или нескольких) плоских проводников (обкладок), разделенных диэлектриком. По области применения все конденсаторы можно разделить на две большие группы: радиоконденсаторы, используемые в технике малых токов, и силовые конденсаторы, применяемые в технике больших токов и высоких напряжений. Конденсаторы первой группы широко используют в радиотехнике, электронике, автоматике и телемеханике, электроизмерительной технике и т.п. Конденсаторы второй группы применяют для повышения коэффициента мощности промышленных электроустановок, продольной компенсации реактивного сопротивления линий электропередачи, высокочастотной связи и защиты линий электропередачи высокого напряжения, отбора мощности от линий электропередачи высокого напряжения, генерации импульсных токов и напряжений, тиристорного управления, оборудования, применяемого в технологии управляемых (гибких) линий электропередач и электропривода и других силовых преобразовательных устройств.
Основным параметром конденсатора, определяющим его способность накапливать и удерживать на обкладках электрический заряд, является электрическая емкость или просто емкость. Емкость конденсатора определяется отношением заряда на его обкладках к значению напряжения между ними и зависит от его геометрических размеров. Чем больше площадь обкладок и меньше, расстояние между ними, тем больше емкость конденсатора. Кроме того, на значение емкости конденсатора влияет диэлектрик, разделяющий обкладки, который характеризуется абсолютной диэлектрической проницаемостью еа. Емкость плоского конденсатора, состоящего из двух обкладок, разделенных диэлектриком, определяется в фарадах (Ф),
(9.4)
где S — площадь обкладок м2; d — толщина диэлектрика, м; — абсолютная диэлектрическая проницаемость, Ф/м.
В реальном конденсаторе, включенном в электрическую цепь, наряду с обменом мощности между конденсатором и источником энергии, некоторая часть мощности расходуется на нагрев конденсатора и рассеивается в окружающей среде. Нагрев ухудшает качество диэлектрика и снижает электрическую прочность конденсатора. Потери мощности в конденсаторе складываются из потерь в диэлектрике Рд и потерь в металлических частях Рм. Таким образом, полные потери мощности (активная мощность Р) в конденсаторе
Р= Рд+ Рм (9.5)
Практически полные потери мощности в конденсаторе можно определить как
, (9.6)
где — тангенс угла потерь конденсатора; Q — реактивная мощность конденсатора.
Из приведенной формулы можно определить тангенс угла потерь конденсатора
(9.7)
т.е. отношение активной мощности конденсатора к реактивной. Эта величина является одной из основных качественных характеристик конденсатора. Значение тангенса угла потерь силовых бумажных конденсаторов обычно находится в пределах 0,0015—0,004, или, если он определяется в процентах, 0,15—0,4 %.
Важнейшей характеристикой изоляционных материалов, с помощью которой оценивается способность диэлектрика выдерживать без пробоя воздействие электрического поля, является электрическая прочность. Электрическая прочность конденсаторов зависит прежде всего от качества диэлектрика, а также и от конструктивных особенностей конденсатора: площади обкладок, толщины диэлектрика, условий теплоотдачи и т.п. Параметры, определяющие электрическую прочность конденсатора: пробивное напряженке — напряжение, при котором происходит пробой конденсатора во время относительно кратковременного (в течение нескольких секунд) повышения напряжения;
испытательное напряжение — напряжение, которое конденсатор должен выдерживать без пробоя в течение определенного времени (до 1 мин). Испытательное напряжение устанавливается меньше среднего пробивного напряжения, определяемого опытным путем.
рабочее напряжение {номинальное) — напряжение, при котором конденсатор может надежно работать длительный промежуток времени. Номинальное напряжение обычно значительно меньше пробивного и испытательного.
Отношение среднего пробивного напряжения к номинальному представляет собой запас электрической прочности по отношению к рабочему напряжению, а отношение среднего пробивного напряжения к испытательному — запас электрической прочности по отношению к испытательному напряжению.
Электрическая прочность конденсаторов в условиях эксплуатации не остается постоянной и с течением времени снижается в результате процесса старения диэлектрика, которое заключается в том, что под воздействием электрического поля в диэлектрике возникают физико-химические процессы, постепенно разрушающие диэлектрик и снижающие его электрическую прочность. Ухудшение свойств диэлектрика может привести к тепловому или электрическому пробою конденсатора.
Под удельными характеристиками конденсатора понимают отношение одного из электрических параметров конденсатора к его объему или массе. Удельная реактивная мощность силовых бумажных конденсаторов, применяемых для улучшения коэффициента мощности, обычно достигает 3,7 103 квар/м3 или 2,0 квар/кг, а бумажно-пленочных конденсаторов 5,2—5,6 103 квар/м3 или 3,4 квар/кг.
Под тепловыми характеристиками конденсаторов понимают зависимость температуры нагрева диэлектрика от мощности потерь в конденсаторе.
Дата добавления: 2014-12-21; просмотров: 1236;