Kondensatora pārslēgšanas ieslēgšanas strāvas cēloņi, raksturlielumi un ierobežojošās metodes

I. Kondensatora pārslēgšanas ieslēgšanas strāvas cēloņi

Kondensatora ieslēgšanas strāvas galvenais iemesls ir tas, ka kondensators ir enerģijas uzkrāšanas sastāvdaļa, un spriegums tā spailēs nevar strauji mainīties. Ieslēgšanas brīdī tas ir līdzvērtīgs "kapacitatīvai slodzei, kas pēkšņi tiek pievienota ķēdei" ar ārkārtīgi zemu cilpas pretestību, kā rezultātā momentāni rodas liela strāvas ietekme. Īpašie nosacījumi ir sīkāk izklāstīti šādi:

 

1. Pirmā ieslēgšana (Uncharged State): Kondensatora pirmās pārslēgšanas darbības brīdī tā plāksnes atrodas neuzlādētā stāvoklī, un sākotnējais spriegums uz spailēm ir 0. Pēc ieslēgšanas šajā brīdī sistēmas spriegums tiek momentāli pielikts abiem kondensatora galiem. Tā kā kondensatora spriegums nevar strauji mainīties, ķēdē tiek ģenerēta momentāna uzlādes strāva. Šo strāvu ierobežo tikai kopējā cilpas pretestība (ieskaitot līnijas induktivitāti, transformatora noplūdes induktivitāti un paša kondensatora līdzvērtīgo sērijas pretestību ESR). Tā kā ekvivalentā cilpas pretestība ieslēgšanas brīdī ir ārkārtīgi maza (tuvu īsslēguma stāvoklim), tiek ģenerēta liela ieslēgšanas strāva. Maksimālā ieslēgšanas strāva parasti rodas ieslēgšanas brīdī (attiecas uz sistēmas sprieguma fāzi; kad sistēmas spriegums ir tuvu maksimālajai vērtībai ieslēgšanas laikā, ieslēgšanas strāvas amplitūda ir salīdzinoši lielāka).

 

2. Atkārtota-pārslēgšana bez pietiekamas izlādes (uzlādes pārslēgšana): ja kondensators tiek atkārtoti-ieslēgts bez pietiekamas izlādes pēc atslēgšanas un izņemšanas no darbības, pārslēgšanas ieslēgšanas strāvas amplitūda var sasniegt divreiz lielāku amplitūdu nekā pirmajā ieslēgšanas brīdī (neuzlādēts stāvoklis). Galvenais iemesls ir tāds, ka pēc kondensatora atslēgšanas uz plāksnēm paliek atlikušie lādiņi (ja nav izlādējies, atlikušais spriegums ir tuvu sistēmas nominālajam fāzes spriegumam). Atkārtoti ieslēdzot, ja sistēmas spriegums un kondensatora atlikušais spriegums atrodas tieši pretējās fāzes stāvoklī "vienāda lieluma un pretējā virzienā", momentānā potenciālu starpība starp kondensatora spailēm ir divreiz lielāka par nominālo fāzes spriegumu, kā rezultātā krasi palielinās uzlādes strāva un līdz ar to palielinās ieslēgšanas ieslēgšanās strāva. Tāpēc, lai izvairītos no lieliem ieslēgšanas strāvas bojājumiem aprīkojumam, ko izraisa uzlādēta pārslēgšana, kondensators ir pilnībā jāizlādē (parasti tas ir jāizlādē zem drošā sprieguma, izmantojot izlādes rezistoru), pirms to atkārtoti{7}}ieslēdz pēc atslēgšanas un izņemšanas no darbības.

 

II. Saistītie kondensatora pārslēgšanas ieslēgšanas strāvas raksturlielumi

Kondensatora ieslēgšanas strāvas amplitūdas daudzkārtnis galvenokārt ir saistīts ar diviem faktoriem: pirmkārt, pieslēgtā kondensatora kapacitāti (jo lielāka kapacitāte, jo lielāka parasti ir ieslēgšanas strāvas amplitūda); otrkārt, uzstādīšanas vietas īssavienojuma kapacitāte- (jo lielāka ir sistēmas īsslēguma-kapacitāte, jo mazāka ir ekvivalentās cilpas induktivitāte, jo lielāka ir ieslēgšanas strāvas amplitūda un augstāka svārstību frekvence). Ja kondensators ir uzstādīts ķēdē ar lielu-īsslēguma jaudu, cilpas induktivitāte ir maza un pretestība ir zema, tāpēc ieslēgšanas strāvai ir ne tikai liela amplitūda, bet arī ievērojami augstāka svārstību frekvence.

 

Izmērītie dati liecina, ka parastā energosistēmā kondensatora pārslēgšanas ieslēgšanas strāvas amplitūda parasti ir 5–15 reizes lielāka par kondensatora nominālo strāvu (konkrēto vērtību ietekmē cilpas parametri; piemēram, virknes reaktora konfigurācija var ievērojami samazināt ieslēgšanas strāvas amplitūdu); ieslēgšanas strāvas svārstību frekvence parasti ir 250–400 Hz (pieder augstas -frekvences ieslēgšanas strāvai); tajā pašā laikā pārslēgšanās procesā tiek novērots momentāns pārspriegums, un tā amplitūda ir aptuveni 2–3 reizes lielāka par sistēmas fāzes spriegumu (šis pārspriegums ir pārejošs pārspriegums ar ļoti īsu laiku, taču tas joprojām var ietekmēt kondensatora izolāciju).

Papildu profesionālais skaidrojums: Praktiskajā inženierijā, lai nomāktu pārslēgšanas ieslēgšanas strāvu, kondensatora cilpā parasti tiek pievienots virknē neliels reaktors (ieslēgšanās strāvas slāpēšanas reaktors), kas var ierobežot ieslēgšanas strāvas amplitūdu līdz 2–5 reizēm par nominālo strāvu un vienlaikus samazināt pārejošo pārsprieguma amplitūdu, lai aizsargātu cilpas kondensatoru.

 

III. Kondensatora pārslēgšanas ieslēgšanas strāvas ierobežošanas metodes

Kondensatora darba strāva ir saistīta ne tikai ar barošanas avota pamatspriegumu, bet arī pozitīvi saistīta ar sprieguma frekvenci (saskaņā ar kapacitatīvās pretestības formulu X_C= 1/2πfC): ja barošanas avota sprieguma viļņu forma ir izkropļota un kondensatoram tiek pielikts augsts-kārtas harmoniskais spriegums, jo harmoniskā frekvence ir daudz augstāka par pamatfrekvenci, kondensatora kapacitatīvā pretestība tiks ievērojami samazināta, kā rezultātā ievērojami palielinās harmoniskā strāva, kas iet caur kondensatoru; tajā pašā laikā kondensatora strāva ir arī pozitīvi saistīta ar kapacitāti. Jo lielāka kapacitāte, jo mazāka ir kapacitatīvā pretestība un lielāka caurejošā strāva (ieskaitot pamata strāvu un harmonisko strāvu), kas vēl vairāk pasliktina sprieguma viļņu formas kropļojumus un veido apburto loku.

 

1. Lai efektīvi ierobežotu kondensatora pārslēgšanas ieslēgšanas strāvu un novērstu augstas -kārtības harmoniku ietekmi elektrotīklā uz kondensatoru, reaktora virknes savienošana kondensatora cilpā ir visizplatītākā un efektīvākā metode inženierzinātnēs. Tās pamatprincips ir:Jinneng elektriskā dzelzs-kodolu harmonisko filtru reaktoripalielināt ķēdes kopējo induktīvo pretestību, veidot virknes rezonansi ar kondensatora kapacitatīvo pretestību (konkrētām harmonikām), kas var ne tikai samazināt izlādes strāvu, kad kondensators ir ieslēgts, bet arī nomākt harmoniskās strāvas iekļūšanu. Ja sērijveida reaktora parametri ir pareizi izvēlēti, pārslēgšanas ieslēgšanas strāvu var stabili ierobežot iekārtas pieļaujamajā diapazonā.

Ja sērijveida reaktoru izmanto tikai, lai ierobežotu pārslēgšanas ieslēgšanas strāvu, tā jauda (reaktīvās pretestības koeficients) ir jāizvēlas kā maza vērtība, parasti 0,2% ~ 1% no kondensatora nominālās jaudas (reaktances ātrums 0,2% ~ 1%). Inženiertehniskās darbības un testa dati liecina, ka, pieslēdzot reaktoru ar virknes pretestības koeficientu 0,2%, kondensatora pārslēgšanas ieslēgšanas strāvu var ievērojami nomākt, lai tā atbilstu parasto iekārtu darbības prasībām; ja vienlaikus jāapsver harmonikas slāpēšana (piemēram, 3. un 5. harmonikas slāpēšana), pretdarbības ātrumu var atbilstoši palielināt (piemēram, 3%, 5%).

 

2. Papildus sērijveida reaktoram, ieslēgšanas strāvas -brīvā kondensatora pārslēgšanas slēdzis (piemēram,tiristoru slēdzis) ir arī plaši izmantota ieslēgšanas strāvas slāpēšanas ierīce. Šāda veida slēdži galvenokārt sastāv no divvirzienu tiristora, sprūda ķēdes, absorbcijas ķēdes, aizsardzības ķēdes un viedās siltuma izlietnes. Paļaujoties uz neatkarīgi patentētu nulles-sprieguma ieslēgšanas-un nulles-strāvas izslēgšanas-tehnoloģiju, tā var realizēt kondensatoru-bez ieslēgšanas strāvas un trieciens Tas var efektīvi kompensēt triecienslodžu reaktīvās jaudas pieprasījumu un var labi aizstāt tradicionālo kontaktora pārslēgšanas ierīci, izvairoties no loka trieciena un ieslēgšanas strāvas problēmas kontaktora pārslēgšanas laikā.