Kondenzátory s metalickou fóliou využívajúce polypropylénové dielektrikum sa stali súčasťou výberu v kritických aplikáciách kvôli ich nízkym dielektrickým stratám a vynikajúcej prieraznej sile. Existujú však určité obavy, že v určitých aplikáciách môžu metalizované polypropylénové kondenzátory zlyhať takým spôsobom, že porucha predstavuje priame nebezpečenstvo pre zariadenie a personál. Fuseac™ je technológia tepelnej poistky určená na ochranu pred bežnými režimami zlyhania kondenzátora pri vysokovýkonných aplikáciách striedavého a jednosmerného prúdu. Technológia Fuseac™ sa aktivuje pri snímaní teploty nad stanovenú hranicu a elektrickom odpojení, čím zabezpečí ochranu pred katastrofickými poruchami elektrickým zlyhaním kondenzátora.

Výroba

Metalizované polypropylénové dielektrikum pre kondenzátory sa vyrába odparením kovovej elektródy z hliníka alebo zinku a hliníka na polypropylénový substrát, ktorý slúži ako dielektrikum. Tento štruktúrny profil podporuje samozotavenie pri poruche odparením elektródy v mieste poruchy. Filmové kondenzátory staršej technológie používajúce vo fóliách hrubé materiály tak ak ich elektródy zlyhali napríklad pri skrate a fólia bola príliš hrubá na to, aby sa v mieste poruchy vyparila poruchu nebolo možné zvrátiť.

Metalizované elektródy nezlyhajú tak, aby nastal v ich konštrukcii trvalý skrat. V bode poruchy je krátkodobý skrat, kde energia uložená v kondenzátore vytvára krátkodobý vysoký prúd, ktorý spôsobí odparenie kovu v bode poruchy. Aj keď to môže predĺžiť životnosť metalizovaného polypropylénového kondenzátora, je potrebné prijať určité bezpečnostné opatrenia, aby sa zabezpečilo, že sa kondenzátor po niekoľkých cykloch samozotavenia nezničí.

Fóliové kondenzátory, ktoré zlyhajú na celkový skrat, môžu byť chránené poistkami alebo prúdovými senzormi, ktoré upozorňujú používateľa na stav vysokého prúdu. Avšak v metalizovaných polypropylénových kondenzátoroch môže veľa cyklov samozotavenia viesť k nadmerným zvodovým prúdom a zvýšeným stratám výkonu.

Metalizované polypropylénové kondenzátory zlyhávajú rôzne v závislosti od toho, či je ich aplikácia v jednosmernom alebo striedavom obvode. Aplikácie na jednosmerný prúd s nadmerným cyklom samozotavenia budú mať zvýšený geometrický stred alebo teplotu "horúceho bodu", čo znižuje prierazné napätie dielektrika.

V aplikáciách na striedavý prúd je nízky odpor krátky kvôli samozotaveniu a bude sa pohybovať od niekoľkých ohmov do niekoľkých stoviek ohmov. (Nové kondenzátory vykazujú odpor v mikroohmoch v rozmedzí miliohmov.) Tento vyšší ESR prispieva k vyššiemu teplu generovanému vo vzťahu I²R. Keď sa teplota jadra zvyšuje, dielektrická pevnosť kondenzátora sa oslabuje, čo vedie k ďalšiemu dielektrickému rozpadu.

Poruchy v jednosmerných aj striedavých aplikáciách sa generujú tepelne. Pretože porucha v aplikáciách na striedavý prúd s väčšou pravdepodobnosťou povedie k zahoreniu (na rozdiel od prerušeného obvodu v jednosmerných obvodoch) a poruchy zahorenia boli pozorované pri zvýšení sieťového prúdu o menej ako 10%, je možné monitorovať teplotu jadra kondenzátora a "horúcich miest", aby bolo možné prístroj elektricky odpojiť od okruhu skôr, ako dôjde k jeho zahoreniu.

Poruchy v metalizovaných polypropylénových kondenzátoroch

Poruchy v metalizovaných filmových kondenzátoroch môžu byť vyvolané :

• nadmernou celkovou sieťovou frekvenciou a prúdom PWM nad limit
• nadmerné striedavé napätie nad maximálnu prípustnú hodnotu
• prechodové napäťové špičky nad hodnotou dielektrického výdržného napätia (DVN)
• okolité teploty vyššie ako 85 °C
• problémy s pripojením terminálu v súvislosti s nárazmi alebo vibráciami
• prekročenie environmentálnych podmienok balenia vrátane vlhkosti
• nadmerné čistenie alebo koróna vyvolaná nekontrolovanou udalosťou.

Medzi bežné aspekty ochrany kondenzátora v obvode striedavého prúdu patria :

• kontroly snímania prúdu, ako sú napríklad elektrické poistky,
• riadenie podmienok prekročenia napätia,
• riadenie toku tepla vrátane riadenia okolitého prostredia (ventilátor / chladenie),
• snímanie teploty na telese kondenzátora a umiestnenie / umiestnenie kondenzátora, napr. Izolácia od zdroje tepla.

Toto sú problémy spojené s týmito typmi ochrany.

V obvodoch striedavého prúdu, ktoré používajú kondenzátory s metalizovaným filmom chránené elektrickými poistkami, sa môžu vyskytovať dielektrické chyby zavinené zvýšeným namáhaním jednej z vyššie uvedených udalostí, vytvárať vnútorné okamžité špičky prúdu, pretože čiastkové výboje generujú samozotavenie. Kondenzátor zostáva v obvode funkčný vďaka samozotaveniu a elektrická poistka zostáva zatvorená, čo však môže viesť ku katastrofickej poruche. Externé pokusy o tepelné snímanie zahŕňajú monitorovanie teplotného rozdielu medzi "horúcim miestom" a vonkajším puzdrom. Teplota vonkajšieho puzdra môže byť výrazne nižšia ako vnútorný horúci bod, v závislosti od difúzie tepla cez dielektrikum a puzdro (nezávisle od okolitého prostredia). Rýchlosť prenosu tepla z "horúceho bodu" do vonkajšieho puzdra je často príliš nízka na to, aby zistila kritický stav, a fyzické umiestnenie kondenzátora v porovnaní s chladením okolia môže ovplyvniť snímač namontovaný na puzdre. Tepelne aktivovaný elektrický odpojovač ECI, známy ako Fuseac™, používa vnútornú tepelnú poistku, ktorá je spúšťaná teplotou. Medzi výhody tohto typu tepelnej poistky patrí detekcia poruchy a odpojenie ešte pred vznikom požiaru. Fuseac™ tiež umožňuje pevné pripojenie k jednotke bez akýchkoľvek montážnych obmedzení. Medzi ďalšie výhody patrí uzavretá suchá konštrukcia (bez oleja alebo elektrolytu), žiadne prasknutie puzdra počas odpojenia, menšia veľkosť, ľahšia hmotnosť a efektívnosť nákladov. Porovnajte tieto výhody s konštrukciou kondenzátora s mechanickým odpojením s odtrhávacím spojením vyvolaným tvorbou plynu v skrini. Montáž pre mechanické odpojovacie zariadenia vyžaduje flexibilné spojovacie vedenia, dostatočný priestor na rozšírenie nad spojeniami a je obmedzená na zvislú orientáciu. Plyny vytvárané počas samozotavenia vytvárajú zámernú deformáciu, aby sa odpojil kondenzátor. Potenciálne prasknutie obalu môže mať za následok únik oleja a kontamináciu systému. Fuseac™ predstavuje výrazné zlepšenie oproti konvenčným stratégiám zmierňovania a priamo rieši tieto kritické problémy s aplikáciou a spoľahlivosťou.

Fuseac^™

Fuseac™ je technológia tepelnej poistky určená na ochranu pred potenciálnym katastrofickým zlyhaním kondenzátora, ktoré je výsledkom bežných režimov zlyhania kondenzátora pri vysokovýkonných aplikáciách striedavého a jednosmerného prúdu. Technológia Fuseac™ sa aktivuje pri snímaní teploty nad stanovenú hranicu a elektrickom odpojení, čím zabezpečí ochranu pred katastrofickými poruchami elektrickým otvorením kondenzátora. AC kondenzátory série 5MPF s certifikátom UL podľa ECI využívajú na filtrovanie výstupu invertora technológiu Fuseac™ pri hodnotách 300, 600 a 900 V_AC. Fuseac™ môžte nájsť zabudované v mnohých produktov najmä tam, kde sa vyžaduje zvýšená ochrana proti prehriatiu.

Kvalita a spoľahlivosť

Samozotavovacie sa metalizované polypropylénové kondenzátory zlyhávajú v dôsledku lavínového rozpadu spôsobeného viacerými samozotavovacími sa udalosťami pri zvyšovaní teploty. Začleneniesystému Fuseac™ do kondenzátora zabezpečí proti týmto katastrofickým poruchám generovaných teplotou, ale počas výrobného procesu sa tiež prijímajú ďalšie opatrenia na charakterizáciu potenciálnych porúch metalizovaného filmu. Niektoré z týchto ochranných opatrení zahŕňajú:

• Pri vstupnej kontrole dielektrického filmu sa na zaistenie integrity filmu používajú testy napätia aj lavínového prierzu.
• Aby sa zabezpečilo, že budú poruchové udalosti minimalizované, je počas výroby kondenzátora aplikovaný potenciál prepätia presahujúci menovité napätie.

Aj keď tieto opatrenia významne zlepšujú spoľahlivosť produktu, nemôžu zabrániť náhodnému zlyhaniu v dôsledku prechodných napätí alebo nadmerných teplotných výkyvov počas života kondenzátora. V rámci zariadenia sú potrebné ďalšie prostriedky na zaistenie bezpečnosti tak zariadenia, ako aj personálu. Toho sa dosiahne začlenením systému Fuseac™ do polypropylénového filmového kondenzátora. Na rozdiel od mechanických bezpečnostných mechanizmov opísaných vyššie, Fuseac™ deaktivuje kondenzátor skôr, ako dosiahne teploty, kedy už nastáva jeho zahorenie, čím ponúka ďalšiu bezpečnostnú rezervu v kritických aplikáciách.

Záver

Kondenzátory z polypropylénového filmu ponúkajú veľa výhod vo veľkých energetických aplikáciách. Vďaka svojej fyzickej veľkosti a vyššej šírke pásma sú veľmi vhodné ako preferovaná alternatíva k iným technológiám. Kontroly a monitorovanie procesov prispievajú k ich spoľahlivému výkonu v teréne. Pridanie systému teplotnej ochrany Fuseac™ ich to robí ešte vhodnejšími pre aplikácie, kde je nevyhnutná vysoká spoľahlivosť, ochrana obvodu a izolačná pevnosť.

Become a Patron!