Выбор электродвигателя Моделирование и анализ электронных схем Основы электротехники Методические указания Основы электроники Лабораторные работы Основы теории цепей

Расчетное задание Элементы проектирования электропривода

Ведущие зарубежные производители конденсаторов обычно указывают в технических данных на конденсатор величину

 при температуре 20˚С и частоте тока 100 Гц (120 Гц). Для определения величины  при другой рабочей температуре и на другой частоте вводятся коэффициенты пересчета по температуре  и для гармоник других частот , величины которых определяются из таблиц технических данных или графиков. Примеры зависимостей коэффициентов пересчета для ЭК серии PEH 536 (Evox Rifa) приведены на рис. 1.14 [18].

1_11

Рис. 1.14. Типовые зависимости коэффициентов пересчета для ЭК

серии PEH 536 (Evox Rifa).

Если данные о коэффициентах пересчета отсутствуют, то можно приближенно пользоваться данными [16] (рис. 1.15). За базовое значение здесь также принято (100 Гц, 20º С), порядок определения  рассмотрим далее.

ris_1_14n

Рис. 1.15. Таблица коэффициентов пересчета  по температуре  и для гармоник других частот (Evox Rifa).

Допустимое действующее значение i-ой гармоники тока находится из формулы (1.16) при заданной рабочей температуре (при этом все остальные гармоники тока полагаются равными нулю) и обычно также приводится в технических условиях производителей (в англоязычной терминологии maximum ripple current). Обычно за базовое берется допустимое действующее (реже амплитудное) значение тока через ЭК с частотой 100 Гц (120 Гц)  и приводятся таблицы или графики коэффициентов пересчета по температуре  и для гармоник других частот  [15, 16].

В настоящее время зарубежные компании выпускают улучшенные серии (в англоязычной документации - high ripple current capability) алюминиевых электролитических конденсаторов со сниженными значениями , например серии PS2 и US2 фирмы Hitachi, специально созданные для использования в силовых фильтрах выпрямителей и инверторов [15].

Таким образом, при выборе конденсатора целесообразно оценивать допустимое действующее значение тока, протекающего через него, а не только допустимую амплитуду пульсаций напряжения, как это обычно принято в отечественных технических условиях.

При тепловом расчете ЭК необходимо определить температуру в наиболее нагретой точке ЭК - точка перегрева (в англоязычной документации hot-spot temperature [16])

 (1.17)

где  - температура окружающей среды (в англоязычной документации - ambient temperature),  - тепловое сопротивление “точка перегрева - окружающая среда”,  - мощность потерь в ЭК,  - разность температур “точка перегрева - окружающая среда”. Обычно точка перегрева расположена в геометрическом центре ЭК, поэтому в англоязычной документации также часто пользуются понятием “core temperature” [15], т.е. температура центра ЭК.

 Тепловое сопротивление , для случая охлаждения без установки ЭК на радиатор, в свою очередь определяется как

,

где  - тепловое сопротивление “точка перегрева - корпус” (зависит от конструкции ЭК),  - тепловое сопротивление “корпус - окружающая среда” (зависит от режима охлаждения ЭК). Поскольку расчету подлежит статический режим работы ЭК, то в данном случае тепловой инерцией, связанной с наличием тепловой емкости  ЭК, пренебрегаем.

 К сожалению, в каталогах большинства фирм-производителей не приводятся данные тепловых характеристик. Такие данные имеются только для ЭК ряда типоразмеров фирмы Evox Rifa (рис. 1.16). Данные [16] приведены для скоростей потока воздуха V = 0,5 м/сек и 2,0 м/сек, с увеличением скорости потока величины  и  снижаются. Как видно из данных (рис. 1.16) для ЭК с одинаковыми габаритами их тепловые сопротивления  (при одинаковых скоростях V) также имеют сходные величины. Таким образом, эти данные подходят для приближенного расчета теплового режима других ЭК со сходными габаритами.

ris_1_13

 а) б)

Рис. 1.16. Таблицы тепловых сопротивлений  для ЭК серий

а) PEH 506 и б) PEH 169 (Evox Rifa).

Недостатком электролитических конденсаторов является то, что в течение срока службы (operational life - ) они теряют со временем свои рабочие характеристики, так как подвержены эффекту высыхания. Два основных параметра, влияющих на срок службы ЭК – это рабочие напряжение  и температура  [15, 16].

Под сроком службы понимается время, в течение которого параметры ЭК находятся в пределах определенных допусков, которые в свою очередь устанавливаются фирмой производителем. Так Evox Rifa определяет предельное состояние ЭК [16]:

- изменение емкости более 15%;

- увеличение  более чем в 2 раза;

- увеличение tgδ более чем в 1,3 раза;

 Со временем  увеличивается, что приводит к росту температуры ЭК и сокращению его срока службы. Однако одновременное снижение емкости приводит к увеличению емкостного сопротивления и уменьшению тока через конденсатор, что несколько компенсирует эффект от увеличения .

Проектированием и конструированием занимаются в специальных организациях: проектных институтах, проектно-конструкторских и конструкторских бюро (ПКБ и КБ) и т.п. На некоторых предприятиях могут быть собственные КБ. Создаваемые в КБ узлы и детали должны быть взаимозаменяемыми, унифицированными, технологичными, а само изделие - соответствовать требованиям надежности, экономичности, безопасности и технической эстетики
Вернуться на главную сайта