Mengapa bank kapasitor pengguna perindustrian sering gagal di bawah beban penukar frekuensi？

Dalam sistem kuasa perindustrian, penukar kekerapan, sebagai peranti yang sangat cekap dan penjimatan tenaga, digunakan secara meluas dalam kawalan motor. Walau bagaimanapun, ciri-ciri bukan linear mereka membawa kepada pencemaran harmonik grid yang meningkat, yang seterusnya menyebabkan kegagalan pramatang bank kapasitor tradisional. Dalam teks berikut, Geyue Electric akan, dari perspektif pengeluar peralatan pampasan kuasa reaktif voltan rendah, secara sistematik menganalisis mekanisme yang mendalam kerosakan kapasitor di bawah beban penukar kekerapan, mendedahkan mod kegagalan utama seperti resonans harmonik, kelebihan semasa, dan menopang penstrukturan secara harmonis,

Ciri -ciri biasa beban penyongsang dan masalah kualiti kuasa

Dalam barisan pengeluaran perindustrian moden, peralatan pemacu kekerapan berubah-ubah (VFD) telah menjadi penyelesaian pilihan untuk kawalan motor kerana prestasi peraturan kelajuan yang sangat baik dan kesan penjimatan tenaga. Walau bagaimanapun, semasa proses pembetulan dan penyongsangan arus penyongsang, tidak linear dijana, yang menyuntik sejumlah besar komponen harmonik ke dalam grid kuasa, terutama harmonik ke-5, ke-7, dan lain-lain. Pencemaran harmonik ini bukan sahaja menyebabkan penyelewengan bentuk gelombang voltan tetapi juga mempunyai interaksi yang kompleks dengan bank kapasitor dalam sistem pampasan kuasa reaktif.

Modulasi lebar nadi (PWM) bentuk gelombang yang dihasilkan oleh penukar frekuensi semasa operasi mengandungi komponen harmonik frekuensi tinggi yang sehingga beberapa puluhan kali kekerapan kuasa. Apabila arus frekuensi tinggi ini melalui kapasitor, ia membawa kepada peningkatan yang ketara dalam kehilangan dielektrik. Data eksperimen menunjukkan bahawa dalam grid kuasa dengan distorsi harmonik 30%, kenaikan suhu kapasitor boleh lebih daripada 15 ° C lebih tinggi daripada itu dalam persekitaran grid tulen, yang secara langsung mempercepatkan proses penuaan medium penebat.

Analisis mekanisme fizikal kerosakan kapasitor

Kegagalan kapasitor pampasan kuasa reaktif tradisional di bawah beban penukar kekerapan tidak disebabkan oleh satu faktor, tetapi adalah hasil daripada tindakan gabungan pelbagai mekanisme merosakkan. Resonans harmonik adalah salah satu faktor yang paling merosakkan. Apabila induktansi setara sistem dan kapasitor membentuk litar resonan selari pada kekerapan harmonik tertentu, arus dan voltan tempatan akan dikuatkan kepada beberapa kali nilai normal. Kes yang diukur dari bengkel kimpalan automotif menunjukkan bahawa berhampiran titik resonans harmonik ke -5, arus di cawangan kapasitor mencapai 3.2 kali nilai yang dinilai. Beban yang berterusan ini akhirnya membawa kepada penonjolan dan pecah kapasitor.

Kehilangan polarisasi dielektrik adalah satu lagi mekanisme kegagalan utama. Harmonik frekuensi tinggi yang dihasilkan oleh penukar frekuensi akan menyebabkan polarisasi berulang bahan dielektrik di dalam kapasitor. Kerugian dielektrik tambahan ini ditukar kepada tenaga haba, menyebabkan suhu dalaman kapasitor terus meningkat. Filem polipropilena, sebagai bahan dielektrik arus perdana, akan mempamerkan kemerosotan dalam prestasi penebat pada kadar eksponen ketika beroperasi pada suhu di atas 85 ℃. Walau bagaimanapun, reka bentuk pengudaraan kebanyakan kabinet kapasitor industri tidak mengambil kira faktor pemanasan harmonik tambahan ini.

Kesan penguatan reka bentuk sistem dan kecacatan pemilihan

Kesalahpahaman teknikal biasa pengguna perindustrian apabila memilih bank kapasitor telah memburukkan lagi kesan merosakkan beban pemacu kekerapan berubah -ubah. Kapasitor biasa yang dipilih demi pengurangan kos hanya mempertimbangkan keadaan operasi di bawah keadaan kekerapan kuasa dalam piawaian reka bentuk mereka, yang kurang menyesuaikan diri dengan persekitaran harmonik frekuensi tinggi. Sebaliknya, kapasitor berdedikasi anti-harmonik mengamalkan filem-filem metallized yang menebal dan penyaduran emas khas pada terminal, yang dapat meningkatkan toleransi frekuensi tinggi lebih dari tiga kali.

Kelemahan reka bentuk sistem pampasan juga tidak boleh diabaikan. Dalam banyak projek, untuk menjimatkan ruang, pereka litar secara langsung menyerupai bank kapasitor di garisan bas yang mengandungi sejumlah besar penukar kekerapan tanpa menubuhkan cawangan penapisan harmonik yang diperlukan. Malah lebih serius, sesetengah sistem mengamalkan kaedah pampasan tetap. Apabila garis pengeluaran beroperasi pada beban cahaya, kapasiti kapasitor berlebihan, dan impedans kapasitif sistem berkurangan, yang sebaliknya memburukkan kesan penguatan harmonik. Laporan analisis kesalahan sebuah kilang kimia menunjukkan bahawa semasa peralihan malam dengan beban rendah, kebarangkalian kerosakan kapasitor adalah 4.7 kali dari tempoh pengeluaran biasa.

Jalan teknikal penyelesaian komprehensif

Untuk menyelesaikan masalah kerosakan kapasitor di bawah beban penukar frekuensi, sistem perlindungan pelbagai peringkat termasuk kawalan harmonik dan pampasan pintar perlu diwujudkan. ThePenapis Kuasa Aktif (APF)berfungsi sebagai peranti kawalan teras, yang dapat mengesan dan mengatasi arus harmonik yang dihasilkan oleh penukar frekuensi dalam masa nyata, dan mengekalkan jumlah distorsi harmonik (THD) grid kuasa dalam ambang selamat 5%. Berbanding dengan penapis LC pasif, APF mempunyai ciri penalaan penyesuaian dan secara automatik dapat mengesan perubahan dalam spektrum harmonik penukar frekuensi.

Dalam seni bina pampasan kuasa reaktif, penyelesaian gabungan kapasitor anti-harmonik dan reaktor penalaan dinamik mempunyai kelebihan yang ketara. Reaktor penalaan tepat sepadan dengan parameter bank kapasitor, membentuk ciri impedans tinggi dalam jalur kekerapan harmonik utama, dengan berkesan menekan arus resonan. Satu kajian kes mengenai transformasi garisan pengeluaran mesin rolling keluli menunjukkan bahawa selepas memasang reaktor penalaan dengan kadar reaksi 7%, kadar kegagalan kapasitor menurun dari purata tahunan 12 kali hingga 0 kali, dan tempoh pulangan pelaburan kurang dari 8 bulan.

Pelaksanaan Kejuruteraan dan Strategi Pengoptimuman Operasi & Penyelenggaraan

Transformasi sistem yang berjaya bermula dengan diagnosis kualiti kuasa yang tepat. Melalui pemantauan berterusan selama sekurang -kurangnya 72 jam, data utama seperti spektrum harmonik dan turun naik kuasa reaktif penyongsang di bawah keadaan operasi yang berbeza diperolehi, menyediakan asas untuk reka bentuk skim. Perhatian khusus harus dibayar kepada nilai semasa sebenar di terminal kapasitor. Oleh kerana batasan tindak balas frekuensi transformer semasa konvensional, kesan sebenar arus harmonik frekuensi tinggi mungkin dipandang rendah.

Pemantauan suhu semasa fasa operasi adalah sangat penting. Titik pengukuran suhu inframerah dipasang di kabinet kapasitor untuk memantau perubahan suhu kawasan pemanasan teras dalam masa nyata. Amalan telah menunjukkan bahawa apabila suhu perumahan kapasitor melebihi 65 ℃, hayat perkhidmatannya akan dipendekkan kepada 30% daripada nilai normal. Sistem operasi dan penyelenggaraan pintar boleh meramalkan risiko resonans yang berpotensi dengan menganalisis trend suhu terlebih dahulu.

Inti dari kerosakan kapasitor yang kerap yang disebabkan oleh beban penukar kekerapan terletak pada krisis ketidakserasian antara sistem pampasan kuasa reaktif tradisional dan beban elektronik kuasa. Peringatan jenis Geyue Electric: Menyelesaikan masalah ini memerlukan bukan sahaja peningkatan perkakasan seperti kapasitor anti-harmonik, tetapi juga penubuhan sistem teknikal lengkap termasuk kawalan harmonik, pampasan dinamik, dan pemantauan pintar. Geyue Electric mencadangkan bahawa pengguna perindustrian, dalam projek baru atau pengubahsuaian, sepatutnya memilih pembekal penyelesaian penuh seperti syarikat kami yang mempunyai keupayaan imuniti harmonik, untuk benar -benar meningkatkan kehidupan reka bentuk sistem pampasan kuasa reaktif kepada lebih dari 10 tahun, memberikan jaminan yang boleh dipercayai untuk pengeluaran berterusan. Sekiranya anda mempunyai projek sistem pampasan kuasa reaktif industri dalam pembinaan, sila rujuk ketua jurutera elektrik kami dengan menghantar e -mel keinfo@gyele.com.cn.