INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів

13.04.2017

Реактивна потужність конденсаторів

Зареєстрований: 17 лют 2013, 21:57

Повідомлень: 10878

Іноді потрібно нашвидкоруч прикинути реактивну потужність батареї конденсаторів для ІН. В цій статті спробую обьеденить досвід учасників форуму ІН. Щоб не плодити публікації на цю тему, буду доповнювати/виправляти цю в процесі подальшого обговорення.

Отже, спробую щось написати. Можна взяти суху теорію з підручників та продублювати, але цю інформацію можна знайти і без моєї участі. Куди більш цікаво може виявитися інформація з першоджерела, від колег по конструюванню ІН. Їхній досвід обов’язково стане в нагоді і не повинен пропасти даром. Понаписувано вже досить багато і серед усього цього розмаїття стає проблематично знайти потрібне. Спробую виділити окремі пости учасників форуму, з мінімумом мого втручання в текст. Вийде свого роду колективна  добірка інформації по темі.

Я вважаю приблизно так:

1. Вважаємо реактивну потужність, яку потрібно пропустити через конденсатор, за формулою

P= U*U/ (2*R)= pi*F*C*U*U

U — напруга на конденсаторі, амплітудне.

R — опір конденсатора, реактивне R= 1/(2*pi*F*C)

Q — тангенс

Отримуємо необхідну реактивну потужність.

Реактивну потужність множимо на тангенс діелектрика (0.01 — полистерен, поліетілентерфталат,

0.0008 -для поліпропілену вище 100 кГц,

0.0005 — для поліпропілену вище 10 кГц,

0.0001, для поліпропілену нижче 10 кГц.

Отримуємо необхідну активну потужність. Далі якщо

-якщо активну потужність ділимо на допустиму потужність розсіювання конденсатора отримуємо кількість конденсаторів.

-якщо активну потужність ділимо на кількість конденсаторів отримуємо потужність розсіювання одного конденсатора.

Якщо користуватися струмом, а не напругою то формула перекладу I= 2*pi*F*C*U (закон Ома для реактивної ланцюга Smile )

Тепер найголовніше. Мало хто вказує габаритну потужність конденсатора. Я знайшов тільки у Острави..

Там є табличка з розмірами корпусів, їх тепловим опір і допустимою потужністю розсіювання..

Посилання

Приклад 1. для розрахунку для визначення збіжності результатів.

К78-2 2000В-0.015 мкФ розмір 27*8*14 запустимо на 100кГц

За даними виробника (PDF з сайту ЭЛКОДа):-360В — амплітудного або 255В чинного

За моїми розрахунками з P= pi*F*C*U*U

U= sqrt (P/(pi*F*C))= sqrt ((Рдор/Q)/(pi*F*C))

Підставляючи у формулу дані отримаємо — 326В — амплітудного або 231В чинного

Приклад 2.

К78-2 1000В-0.0033 мкФ розмір 20*8*11.5 запустимо на 50кГц

За даними виробника (PDF з сайту ЭЛКОДа):-1000В — амплітудного

За моїми розрахунками з P= pi*F*C*U*U

U= sqrt (P/(pi*F*C))= sqrt ((Рдор/Q)/(pi*F*C))

Рдоп допустима потужність з таблиці з сайту

7*16*24 => 0.4 Вт

Підставляючи у формулу дані отримаємо — 1111В — амплітудного (обмежена номінальною напругою)

Приблизні розрахунки і довідкова інформація по конденсаторів WIMA і EPCOS методикою дають розкид до 20%. І, якщо є довідкова інформація по конкретному типу конденсатора, то для остаточних розрахунків краще користуватися їй.

Ну і по номінальному напрузі.

Краще використовувати конденсатори меншої напруги, але більшу кількість штук. Повинна зменшиться струм через індуктивність і ніжку конденсатора.

І ще. Ніхто не бачив що конденсатори К78-2 та інші на велике напруження мають посередині перетяжку? Це послідовне з’єднання всередині одного корпусу двох конденсаторів. З усіма витікаючими наслідками.

ksv

Давайте я Вам розповім як можна грубо, але швидко «прикинути» скільки конденсаторів потрібно поставити в батарею. Це питання багато разів обговорювалося, але простіше розповісти, ніж шукати якісь посилання. Може це якось пом’якшить гіркоту втрати.

1. Отже, нам потрібно гріти навантаження з потужністю P, наприклад, 1 кВт. Беремо добротність Q, скажімо, 10. Точніше Ви її можете виміряти тільки самі, наприклад, по ширині резонансного піку контуру. Але 10-15 — це нормально для такої «середньопотолочний» оцінки. Звідси отримуємо реактивну потужність, яка гуляє в контурі Pr = Q*P = 10 кВт (її вимірюють у кВАР, але тут це не важливо). Ось на таку реактивну потужність повинна бути розрахована конденсаторна батарея.

2. На потужних конденсаторах це значення зазвичай вказують. Але як оцінити реактивну потужність саморобної батареї? Робимо так. У будь конденсаторів є втрати. Вони виражаються коефіцієнтом, який називається «тангенс кута втрат». Для поліпропіленових конденсаторів цей коефіцієнт зазвичай близько 0.001 і менше. Один конденсатор, такий, як у Вашій батареї, розсіює від 0.5 до 1 Вт тепла. Беремо для вірності 0.5 Вт і ділимо це число на тангенс кута втрат. Отримуємо реактивну потужність, яку може прокачувати один конденсатор батареї: 0.5/0.001 = 500 Вт (ВАР).

3. Тепер поділимо наші 10 кВАР, які повинна тримати батарея на потужність, яку може прокачати один конденсатор 0.5 кВАР і отримуємо 10/0.5 = 20. Тобто навіть для одного кВт потрібна батарея, що містить штук 20 конденсаторів!

Зверніть увагу, що це як би «оцінка знизу». Реально і втрати більше (при підвищених частотах) і добротність могла бути вище, так і потужність, швидше за все, Ви вирішили видати більше, ніж 1 кВт. Ось Ваші бідні 27 конденсаторів і перетрудилися.

=================================

Завжди перевіряйте батарею. Якщо конденсатори неприємно теплі, гарячі — хоча б обдув поставте.

Деяка корисна теоретична інформація:

Тангенс кута діелектричних втрат

Тангенс кута діелектричних втрат — відношення уявної та дійсної частини комплексної діелектричної проникності. INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів

Втрати енергії в конденсаторі визначаються втратами в діелектрику і обкладках. При протіканні змінного струму через конденсатор вектори напруги і струму зсунуті на кут INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів
де ? — кут діелектричних втрат. При відсутності втрат ? = 0. Тангенс кута втрат визначається відношенням активної потужності P а до реактивної P р при синусоїдальній напрузі певної частоти. Величина, зворотна tg ? називається добротністю конденсатора. Терміни добротності і тангенса кута втрат застосовуються також для котушок індуктивності, трансформаторів .

Потужність постійного струму

Так як значення сили струму і напруги постійні і дорівнюють миттєвим значенням у будь-який момент часу, то середню потужність можна обчислити за формулами:

INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів

Потужність змінного струму

У змінному електричному полі формула для потужності постійного струму виявляється непридатною. На практиці найбільше значення має розрахунок потужності в ланцюгах змінного синусоїдального напруги і струму.

Для того, щоб зв’язати поняття повної, активної, реактивної потужності і коефіцієнта потужності. зручно звернутися до теорії комплексних чисел. Можна вважати, що потужність в колі змінного струму виражається комплексним числом таким, що активна потужність є його дійсною частиною, реактивна потужність — уявною частиною, повна потужність — модулем, а кут ? (зсув фаз) — аргументом. Для такої моделі виявляються справедливими всі виписані нижче співвідношення.

Активна потужність

Одиниця виміру — ват ( W. Вт ).

Середня за період INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів
значення миттєвої потужності називається активною потужністю: INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів
. В ланцюгах однофазного синусоїдального струму INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів
, де INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів
INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів
— діючі значення напруги і струму. ? — кут зсуву фаз між ними. Для кіл несинусоїдного струму електрична потужність дорівнює сумі відповідних середніх потужностей окремих гармонік. Активна потужність характеризує швидкість незворотного перетворення електричної енергії в інші види енергії (теплову та електромагнітну). Активна потужність може бути також виражена через силу струму, напругу і активну складову опору ланцюга r або її провідність g за формулою INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів
. У будь електричної ланцюга як синусоїдальної, так і несинусоїдного струму активна потужність усього кола дорівнює сумі активних потужностей окремих частин ланцюга, для трифазних ланцюгів електрична потужність визначається як сума потужностей окремих фаз. З повною потужністю S активна пов’язана співвідношенням INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів

В теорії довгих ліній (аналіз електромагнітних процесів в лінії передачі, довжина якої порівнянна з довжиною електромагнітної хвилі) повним аналогом активної потужності проходить потужність, яка визначається як різниця між падаючою потужністю і відбитої потужністю.

Реактивна потужність (Q)

Одиниця виміру   вольт-ампер реактивний ( var. вар )

Реактивна потужність — величина, що характеризує навантаження, створювані в електротехнічних пристроях коливаннями енергії електромагнітного поля в колі синусоїдального змінного струму, дорівнює добутку діючих значень напруги U та струму I. помноженому на синус кута зсуву фаз ? між ними: INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів
(якщо струм відстає від напруги, зсув фаз вважається позитивним, якщо випереджає — негативним). Фізично «реактивна потужність» — це, наприклад, енергія, що витрачається на перемагничивание короткозамкненої обмотки асинхронного двигуна при його роботі, тобто БУДЬ-асинхронний двигун споживає реактивну потужність з мережі незалежно від моменту на своєму валу. Реактивна потужність пов’язана з повною потужністю S і активною потужністю Р співвідношенням: INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів
. Синхронні генератори, встановлені на електричних станціях, можуть як виробляти, так і споживати реактивну потужність в залежності від величини струму збудження, що протікає в обмотці ротора генератора. За рахунок цієї особливості синхронних електричних машин здійснюється регулювання заданого рівня напруги мережі. Для усунення перевантажень і підвищення коефіцієнта потужності електричних установок здійснюється компенсація реактивної потужності .

Необхідно зазначити, що величина sin ? для значень ? від 0 до плюс 90° є позитивною величиною. Величина sin ? для значень ? від 0 до — 90° є від’ємною величиною. У відповідності з формулою Q = UI sin ? реактивна потужність може бути як позитивною величиною (якщо навантаження має активно-індуктивний характер), так і негативною (якщо навантаження має активно-ємнісний характер). Ця обставина підкреслює той факт, що реактивна потужність не бере участь у роботі електричного струму. Від’ємне значення активної потужності навантаження характеризувало б навантаження як генератор енергії. Активний, індуктивний, ємнісний опір не можуть бути джерелами постійної енергії.

Модуль величини Q = UI sin ? приблизно описує реальні процеси перетворення енергії в магнітних полях індуктивностей і в електричних полях ємностей.

Застосування сучасних електричних вимірювальних перетворювачів на мікропроцесорної техніки дозволяє проводити більш точну оцінку величини енергії, що повертається від індуктивної та ємнісної навантаження джерело змінної напруги.

Вимірювальні перетворювачі реактивної потужності, що використовують формулу Q = UI sin ?. більш прості і значно дешевше вимірювальних перетворювачів на мікропроцесорній техніці.

Повна потужність (S)

Одиниця повної електричної потужності — вольт-ампер ( V*A.*А )

Повна потужність — величина, що дорівнює добутку діючих значень періодичного електричного струму I в колі та напруги U на її затисках: S = U?I ; пов’язана з активної та реактивної потужності співвідношенням: INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів
, де Р — активна потужність, Q — реактивна потужність (при індуктивному навантаженні Q > 0. а при ємнісний Q < 0 ).

Векторна залежність між повної, активної і реактивної потужністю виражається формулою: INDUCTION HEATING. Перегляд теми, Реактивна потужність конденсаторів

Фото деяких конденсаторних батарей:

Короткий опис статті: тангенс кута втрат конденсатора

Джерело: INDUCTION HEATING • Перегляд теми — Реактивна потужність конденсаторів

Також ви можете прочитати