Capacitores eletrolíticos de alumínio sempre foram uma escolha comum para fontes de alimentação devido ao seu baixo custo. Contudo, eles têm uma vida útil limitada e são suscetíveis a condições extremas de altas e baixas temperaturas. Os capacitores eletrolíticos de alumínio têm uma fina folha de alumínio colocada em ambos os lados de uma folha de papel impregnada com eletrólito. Este eletrólito evapora ao longo da vida do capacitor, mudando suas propriedades elétricas. Se o capacitor falhar, reage violentamente: pressão aumenta no capacitor, forçando-o a liberar inflamáveis, gases corrosivos.
A taxa de evaporação do eletrólito está intimamente relacionada à temperatura do capacitor. Para cada 10 queda de grau Celsius na temperatura operacional, a vida do capacitor dobra. A vida nominal de um capacitor é geralmente o resultado da temperatura na qual ele é classificado. Uma vida nominal típica é 1000 horas em 105 graus Celsius. Quando esses capacitores são selecionados para aplicações de longa vida, como a lâmpada LED mostrada na Figura 1 (LEDs têm uma vida de 25,000 horas), a vida do capacitor se torna um problema. Alcançar 25,000 horas de vida, tais capacitores requerem uma temperatura operacional de não mais do que 65 graus Celsius. Esta temperatura operacional é particularmente desafiadora porque a temperatura ambiente nesta aplicação pode exceder 125 graus Celsius. Existem alguns capacitores dependentes de temperatura no mercado, mas na maioria dos casos, capacitores eletrolíticos de alumínio serão o componente gargalo para a vida útil da lâmpada LED.
Esta dependência da temperatura ao longo da vida realmente afeta a maneira como você pode reduzir a tensão nominal do capacitor. Seu primeiro pensamento pode ser aumentar a classificação de tensão do capacitor para minimizar a chance de falha dielétrica. Contudo, isso resultará em uma resistência em série equivalente mais alta (ESR) do capacitor. Uma vez que os capacitores normalmente têm alta tensão de corrente ondulada, esta alta resistência introduz consumo de energia interna adicional e aumenta a temperatura do capacitor. As taxas de falha aumentam com a temperatura. Na verdade, capacitores eletrolíticos de alumínio são normalmente usados em apenas cerca de 80% de sua tensão nominal.
O ESR aumenta drasticamente em temperaturas mais baixas do capacitor. Nesse caso, a resistência aumenta em ordens de magnitude a -40oC. Isso afeta o desempenho da fonte de alimentação de várias maneiras. Se o capacitor for usado na saída de uma fonte de alimentação de comutação, a ondulação de tensão de saída aumenta em uma ordem de magnitude. Além disso, na frequência acima de zero criada pelo ESR e capacitor de saída, aumenta o ganho do loop em uma ordem de magnitude, que afeta a malha de controle. Isso cria uma fonte de alimentação instável com oscilações. Para acomodar esta forte oscilação, o circuito de controle geralmente faz compromissos significativos em termos de espaço e opera em temperaturas mais altas.
Para todos os eletricistas, capacitores são bastante comuns e são usados com bastante frequência. Então, também frequentemente veremos alguns dos problemas expostos, e então para estes devemos como resolvê-lo.
UMA. Infiltração de óleo (vazamento)
Problema: Para capacitores, infiltração de óleo é tão comum quanto uma rotina doméstica, as causas também são bastante multifacetadas, principalmente os seguintes pontos.
1, devido a métodos de manuseio inadequados, ou para tirar o invólucro de porcelana resultando em rachaduras na soldagem do flange.
2, fiação, devido ao aparafusamento de muita força causada pelo dano de soldagem da luva de porcelana.
3、Alguns defeitos no processo de fabricação podem fazer com que o capacitor vaze ou vaze óleo.
4、Depois que o capacitor é colocado em operação, a pressão interna aumentará devido à mudança drástica de temperatura, o que tornará o fenômeno de infiltração e vazamento de óleo mais sério.
5, devido à operação e manutenção inadequadas, a falta de manutenção do capacitor por um longo tempo levando ao descascamento da tinta do invólucro e ferrugem da pele externa também é causa de infiltração de óleo e vazamento do capacitor em operação.
Embora mais comum, mas não pode ser ignorado Oh, às vezes, uma pequena falha pode facilmente causar grandes problemas. A consequência da infiltração do capacitor e vazamento de óleo é que o agente de impregnação é reduzido, e a parte superior do componente é facilmente danificada pela umidade e quebra do capacitor. Portanto, é necessário realizar o processamento em tempo hábil.
Solução.
1、Ao instalar capacitores, a fiação de cada capacitor é conectada ao barramento por um fio macio separado, não por uma conexão de barramento rígido, a fim de evitar que o estresse de montagem cause danos à luva do capacitor, rompendo a vedação e causando vazamento de óleo.
2、O capacitor deve ser colocado na vertical e a manga não deve ser carregada; quando a fiação, o parafuso não deve ser aparafusado com muita força e a luva deve ser protegida.
3, caixa do capacitor e infiltração de óleo de solda do invólucro, pode haver infiltração, vazamento na ferrugem, e, em seguida, reparar com solda de brasagem de estanho, solda de revestimento de reparo deve prestar atenção ao ferro não pode estar muito quente para evitar a camada de prata fora, após reparo para pintura. A infiltração e vazamento de óleo são graves para substituir o capacitor.
Segundo, a deformação do invólucro do capacitor
Pergunta.
Devido ao meio interno do capacitor sob a ação do campo elétrico de alta tensão livre, de modo que a decomposição média e precipitação do gás, ou devido a parte da quebra do componente, eletrodo do capacitor para descarga de aterramento do revestimento e outras razões farão a precipitação média de gás. Esses gases na caixa lacrada causarão o aumento da pressão interna, e, assim, causará a expansão e deformação da caixa. Portanto, a deformação do invólucro do capacitor é um sinal de falha ou pré-falha do capacitor.
Solução.
Muitas vezes, a aparência da inspeção do conjunto do capacitor operacional, tal como descobriu que a deformação de expansão do invólucro do capacitor deve ser medidas oportunas, expansão de sério (100Kvar abaixo da expansão de cada lado não deve ser maior que 10 mm; 100Kvar e acima da expansão de cada lado não é maior que 20 mm) deve parar imediatamente de usar, e identificar as razões, substitua o capacitor. A expansão da Shell não é grave para tomar medidas de ventilação e fortalecer o funcionamento do trabalho de inspeção.
Terceiro, a ação do dispositivo de proteção
Problemas.
1, devido à capacidade trifásica desequilibrada do banco de capacitores, resultando em desequilíbrio de corrente trifásico, de modo que a ação do dispositivo de proteção do banco de capacitores para abrir o disjuntor do banco de capacitores.
2, para capacitores equipados com dispositivo de proteção de fusível, devido a anormalidades internas dos capacitores, mudanças de capacidade, aterramento pólo a casca, corrente excessiva de partida e sobretensão, etc., de modo que o fusível quebre.
3, operação de execução imprópria, resultando na tensão de operação do capacitor excede o valor especificado, de modo que a ação do dispositivo de proteção para abrir o disjuntor.
Solução.
1, medição regular do valor da capacitância do capacitor, o desvio do valor da capacitância não excede o valor nominal de -5% ~ +10% alcance, o valor da capacitância não deve ser menor que 95% do valor de fábrica.
2、Antes da instalação do banco de capacitores, a capacidade elétrica primária deve ser alocada para fazer seu balanço de capacidade trifásico, e seu erro não deve exceder 5% da capacidade total de uma fase; quando equipado com dispositivos de proteção de relé também deve atender aos requisitos de que o erro de corrente de equilíbrio não exceda a corrente de ação de proteção do relé durante a operação; após a ação do dispositivo de proteção, a resistência de isolamento do capacitor pólo a casca deve ser medida para não ser inferior a 2000MΩ.
3、A fim de limitar a corrente de inrush e o influxo de harmônicos elevados, o banco de capacitores deve ser equipado com reatores em série.
4, o capacitor deve ser usado sob a tensão nominal, como a tensão na rede é muito baixa, o capacitor não pode atingir a saída nominal, operação de sobretensão de longo prazo para fazer o capacitor aquecer, acelere o envelhecimento do isolamento, fácil de causar danos ao capacitor. De acordo com os regulamentos, quando a tensão da rede excede 10% da tensão nominal do capacitor por um longo tempo, o capacitor deve ser retirado de operação.
5, o uso de fusíveis para proteção do capacitor, a escolha de fusíveis a serem apropriados, a corrente nominal do fusível geral não deve ser maior que 1.3 vezes a corrente nominal do capacitor.
6, a medição do pólo do capacitor para a resistência de isolamento do invólucro não deve ser inferior a 2000MΩ.
Quatro, condensador de porcelana manga de descarga instantânea de superfície
Pergunta.
Capacitor em operação, devido à falta de limpeza e manutenção, sua sujeira de superfície de isolamento de porcelana, sujeira, umidade adsorvida, de modo que o isolamento da manga de porcelana reduziu, a corrente de fuga de superfície aumentou, resultando na descarga instantânea da superfície da luva de porcelana. Além disso, a superfície da luva de porcelana do capacitor suja, no sistema sob a ação de uma certa sobretensão, resultando na descarga instantânea da superfície da luva de porcelana. O resultado da descarga instantânea, resultando em danos de porcelana de superfície de manga de porcelana, pode causar quebra do circuito do disjuntor da manga de porcelana, tropeçando.
Solução.
O capacitor colocado em operação deve ser regularmente inspecionado e limpo; tomar as medidas anti-incrustantes correspondentes de acordo com o nível anti-incrustante, e o capacitor não deve ser instalado ao ar livre na área seriamente suja.
V. Explosão de capacitor
Problema.
Explosão de capacitor em operação é um acidente maligno, geralmente nos componentes internos ocorrem entre os pólos ou para a quebra do isolamento da casca, e os outros capacitores conectados em paralelo irão liberar muita energia para o capacitor, pode fazer o capacitor explodir e causar um incêndio. As causas são.
1, os componentes internos da quebra do capacitor: principalmente devido ao mau processo de fabricação causado por.
2, danos ao isolamento do invólucro do capacitor: fio condutor do lado de alta tensão do capacitor feito de folha de cobre fina, se o processo de fabricação for ruim, a borda não é plana com rebarbas ou dobras graves, sua capacidade de produzir corona, a corona fará a decomposição do óleo, expansão da caixa, queda do nível de óleo e causar quebra. Além disso, na tampa de vedação quando o canto do tempo de queima é muito longo, o isolamento interno queima e produz óleo e gás para fazer com que a tensão de ruptura caia muito e danifique.
3, má vedação e vazamento de óleo: devido à má vedação do invólucro do conjunto, umidade no interior, de modo que a resistência de isolamento seja reduzida; ou devido a vazamento de óleo de forma que a superfície do óleo caia, levando à descarga do invólucro ou quebra do componente.
4, barriga de tambor e interno livre: principalmente devido à corona interna, descarga de avaria e grave livre, capacitores no papel de sobretensão, fará com que os componentes comecem a tensão livre reduzida ao trabalho de força do campo elétrico, causando assim uma série de, químico, efeitos elétricos, de modo que o isolamento acelerou o envelhecimento, decomposição, geração de gás. Forma um círculo vicioso, resultando em aumento da pressão no caso, resultando no tambor fora da parede da caixa para explodir.
5, a explosão do capacitor causada pelo capacitor com eletricidade: qualquer grupo de capacitores de tensão nominal é proibido de fechar com eletricidade. Grupo de capacitores cada vez que fechar novamente, deve ser desconectado no caso do interruptor irá descarregar o capacitor 3min antes. De outra forma, a polaridade da tensão no momento do fechamento pode ser oposta à polaridade da carga residual no capacitor e causar uma explosão. Por esta razão, geralmente é estipulado que o banco de capacitores com capacidade acima de 160Kvar deve ser equipado com dispositivo de disparo automático quando não houver tensão, e a chave do banco de capacitores não pode ser equipada com religamento automático.
Além disso, também pode causar explosão devido à alta temperatura, má ventilação, alta tensão operacional, componentes harmônicos de tensão excessiva ou sobretensão operacional, etc.
Solução.
Elenco de capacitor a fim de evitar acidentes de explosão de capacitores, além da necessidade de fortalecer o funcionamento da fiscalização, o principal é instalar dispositivos de proteção de capacitores, o capacitor será violado antes do acidente de estouro a tempo de remover. Em operação, como o capacitor é encontrado para emitir um "gosma" som, é um precursor do colapso do isolamento interno do capacitor, então deve parar de correr para encontrar o capacitor com defeito. Depois que o capacitor estourou, o capacitor deve ser substituído.
Seis, o terminal não está firmemente instalado
Pergunta.
Os terminais do capacitor não estão firmemente instalados, na corrente através do fio, fará com que a resistência de contato aumente, às vezes "chiado" som de descarga, de modo que a deformação térmica terminal, e som de descarga, grave derretimento terminal vermelho.
Solução.
Use termografia infravermelha para medir a temperatura do terminal e do corpo do dispositivo. Se a superfície do terminal foi fenômeno de oxidação a quente, deve polir a superfície de contato do terminal, revestido com graxa condutora e aperte os parafusos. Se o terminal estiver seriamente aquecido ou derretido, o terminal deve ser substituído.
Sete, aumento de temperatura do capacitor
Problema.
O principal motivo é que o capacitor funciona com sobretensão por um longo tempo, o alto influxo de harmônicos do retificador próximo torna o capacitor sobrecorrente, seleção inadequada de capacitor, muito pouco óleo e más condições de ventilação, etc. Além disso, devido ao envelhecimento do meio do capacitor após operação de longo prazo, a crescente perda dielétrica (tanδ) pode levar ao aumento da temperatura do capacitor. O aumento da temperatura do capacitor afetará a vida útil do capacitor e levará ao dano da quebra do isolamento do capacitor.
Solução.
A temperatura ambiente da sala do capacitor deve ser estritamente monitorada e controlada em operação. A fim de facilitar o monitoramento da temperatura ambiente em operação, um termômetro deve ser instalado em um local com más condições de dissipação de calor (dois terços da altura do capacitor), e o termômetro deve ser instalado em um local conveniente para observação. a deformação do invólucro do capacitor é um sinal de falha ou pré-falha do capacitor, a folha de cera de temperatura pode ser colada na capa do capacitor (perto da placa de identificação). Se a temperatura ambiente estiver muito alta, as medidas de ventilação e resfriamento necessárias devem ser tomadas, e se a temperatura ambiente não puder ser controlada abaixo de 40 ℃ após a tomada de medidas, a operação deve ser interrompida imediatamente. Se o capacitor é o problema, o capacitor deve ser substituído.
Para concluir, capacitores eletrolíticos de alumínio são geralmente a opção de custo. Contudo, você precisa determinar se suas desvantagens terão um impacto negativo no aplicativo. Você precisa considerar sua longa vida útil por meio de sua temperatura operacional. Além disso, você precisa reduzir sua classificação de tensão de forma adequada para que possa alcançar a operação em temperatura e, assim, uma vida longa. Você precisa entender a faixa ESR que deve ser usada para que possa projetar adequadamente a malha de controle para atender aos requisitos de especificação de ondulação do projeto.
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