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Einbaurichtlinien für Kondensatoren
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1. Festlegung des optimalen Kondensators
Wählen Sie bei der Auswahl eines Kondensators einen mit maximaler Nennspannung RMS, Strom und Blindleistung, der der höchsten Betriebsspannung und Frequenz der Anwendung am nächsten kommt. Berücksichtigen Sie jede Welligkeit und jeden DV-Bias, die während des Betriebs auftreten können, da selbst eine kurzzeitige Überspannung den Kondensator beschädigt und seine Lebensdauer verringert. Die maximalen Nennwerte sind auf dem Datenblatt jedes Kondensators-Typs aufgeführt.
Die Formel für die Blindleistung:
Qc = V2rms x C x 2πf x 10-6
Qc entspricht Blindleistung in kVAr
Vrms ist RMS Spannung in Volt
C ist die Kapazität in µF
f ist die Frequenz in kHz
Die Formel für die Blindleistung:
Qc = V2rms x C x 2πf x 10-6
Qc entspricht Blindleistung in kVAr
Vrms ist RMS Spannung in Volt
C ist die Kapazität in µF
f ist die Frequenz in kHz
2. Geeignete Kühlung und Montage
Celem-konduktionsgekühlte Leistungskondensatoren nehmen eine grosse Leistung relativ zu kleinem Volumen auf. Um korrekt zu funktionieren, müssen Kondensatoren ordnungsgemäss montiert werden, um eine gleichmäßige Kühlung aller internen Elemente zu gewährleisten.
Vier kritische Anforderungen müssen bei der Verwendung von konduktionsgekühlten Kondensatoren erfüllt werden:
1. Kühlung. Die gesamte Fläche der Kontaktfläche des Kondensators muss mit einer Wärmeleitpaste mit dem Kühlkörper in Kontakt gebracht werden, um eine optimale Wärmeleitfähigkeit zu gewährleisten. Dies ist besonders kritisch, wenn der Kondensator an seinen maximalen Grenzen arbeitet. Ziehen Sie die Schrauben niemals über das maximal zulässige Drehmoment hinaus an.
2. Leitungsverluste. Die meisten Leistungskondensatoren sind in der Lage, Hunderte von Ampere zu liefern. Wenn mehrere Kondensatoren an einen gemeinsamen Kollektor angeschlossen sind, kann eine unzureichende Kollektoroberfläche aufgrund des Skin-Effekts zu einer extremen Erwärmung der Sammelschiene, an der der Strom gesammelt wird, und zu einer Überhitzung des Kondensators trotz ordnungsgemässer Kühlung führen.
3. Induktive Erwärmung von Kondensatoren. Wenn mehrere konduktionsgekühlte Kondensatoren zwischen zwei Sammelschienen montiert sind und wenn sie sich in der Nähe der Ausgangsklemmen befinden, kann es zu Induktionserwärmung kommen. Diese Situation sollte vermieden werden, indem die Kondensatoren montiert werden, wie in mittleren Bild dargestellt, oder indem ein Spalt mit niedriger Induktivität zwischen den Sammelschienen aufgebaut wird, wie im 3. Bild dargestellt. Die C-Cap-Technologie überwindet diesen Mangel.
Vier kritische Anforderungen müssen bei der Verwendung von konduktionsgekühlten Kondensatoren erfüllt werden:
1. Kühlung. Die gesamte Fläche der Kontaktfläche des Kondensators muss mit einer Wärmeleitpaste mit dem Kühlkörper in Kontakt gebracht werden, um eine optimale Wärmeleitfähigkeit zu gewährleisten. Dies ist besonders kritisch, wenn der Kondensator an seinen maximalen Grenzen arbeitet. Ziehen Sie die Schrauben niemals über das maximal zulässige Drehmoment hinaus an.
2. Leitungsverluste. Die meisten Leistungskondensatoren sind in der Lage, Hunderte von Ampere zu liefern. Wenn mehrere Kondensatoren an einen gemeinsamen Kollektor angeschlossen sind, kann eine unzureichende Kollektoroberfläche aufgrund des Skin-Effekts zu einer extremen Erwärmung der Sammelschiene, an der der Strom gesammelt wird, und zu einer Überhitzung des Kondensators trotz ordnungsgemässer Kühlung führen.
3. Induktive Erwärmung von Kondensatoren. Wenn mehrere konduktionsgekühlte Kondensatoren zwischen zwei Sammelschienen montiert sind und wenn sie sich in der Nähe der Ausgangsklemmen befinden, kann es zu Induktionserwärmung kommen. Diese Situation sollte vermieden werden, indem die Kondensatoren montiert werden, wie in mittleren Bild dargestellt, oder indem ein Spalt mit niedriger Induktivität zwischen den Sammelschienen aufgebaut wird, wie im 3. Bild dargestellt. Die C-Cap-Technologie überwindet diesen Mangel.
Dieser Aufbau ist nicht zu empfehlen und zu vermeiden.
Dieser Aufbau wird für kleine Kondensatorenbänke empfohlen.
Wasserkühlung der Busbar ist nicht gezeichnet.
Dieser Aufbau wird für grosse Kondensatorenbänke empfohlen.
Wie in den vorangegangen Zeichnungen ersichtlich, diese Kondensatorenbank benötigt eine niedrige Impedanz des Stromsammlers und ermöglicht die Herstellung grosser Bänke. Die Wasserkühlung der Busbar ist nicht gezeichnet.
4. Streuinduktivität. Selbst wenn eine Kondensatorbank nicht direkt mit einer Arbeitsspule verbunden ist, empfiehlt es sich, Streuinduktivitäten in der Schaltung zu vermeiden. Die Induktivität ist proportional zu den Längen der Sammelschienen, umgekehrt proportional zu ihrer Breite und umgekehrt proportional zum Abstand zwischen den Sammelschienen.
3. Verluste der Kondensatorenbank
Eine Kondensatorbank besteht aus Kondensatoren und Verbindungen. Zwischen den Kondensatoren und Ausgangsklemmen können Verluste entstehen.
Kondensatorverluste. Die Verluste in den Kondensatoren sind extrem gering, in der Regel etwa 5 x 10-4 x die Blindleistung.
Verbindungsverluste. In einer ordnungsgemäss konstruierten Kondensatorbank sind die Verbindungsverluste ungefähr gleich wie die Kondensatorverluste.
Der Gesamtverlust der Kondensatorbank entspricht der Summe der Kondensatorverluste und Verbindungsverluste. Als solches beträgt es im Allgemeinen etwa 10-3 der Blindleistung.
Kondensatorverluste. Die Verluste in den Kondensatoren sind extrem gering, in der Regel etwa 5 x 10-4 x die Blindleistung.
Verbindungsverluste. In einer ordnungsgemäss konstruierten Kondensatorbank sind die Verbindungsverluste ungefähr gleich wie die Kondensatorverluste.
Der Gesamtverlust der Kondensatorbank entspricht der Summe der Kondensatorverluste und Verbindungsverluste. Als solches beträgt es im Allgemeinen etwa 10-3 der Blindleistung.
4. Erforderlicher Wasserdurchfluss für die Kondensatorbankkühlung
Polypropylen-Kondensatoren können sicher bei Temperaturen von bis zu 90 °C betrieben werden. Der Temperaturgradient zwischen den heissesten Punkten des Polypropylenelements und der Kupferoberfläche von Celem-Kondensatoren beträgt 40-45°C. Daher dürfen die Aussenflächen der Kondensatoren 45°C nicht überschreiten. In der Praxis sollte die Kühlwassertemperatur am Ausgang des Kühlkreislaufs 40°C nicht überschreiten.
Wenn die Kondensatorbank in Reihe mit der Arbeitsspule gekühlt wird, sind die Verluste der Arbeitsspule mindestens zehnmal so hoch wie die der Kondensatorbank. Daher sollte zuerst die Kondensatorbank gekühlt werden, gefolgt von der Arbeitsspule.
Wenn die Kondensatorbank in Reihe mit der Arbeitsspule gekühlt wird, sind die Verluste der Arbeitsspule mindestens zehnmal so hoch wie die der Kondensatorbank. Daher sollte zuerst die Kondensatorbank gekühlt werden, gefolgt von der Arbeitsspule.