книги / Справочник по расчету режимов работы электрических конденсаторов

Конденсаторы К73-16

1.20. Сопоставление тепловых сопротивлений конденсатора К72-11, 1000 В X 0,22 мкФ в различных корпусах

1.21.Тепловые сопротивления цилиндрических конденсаторов

сфольгово-металлизированными электродами и комбинированным диэлектриком

1.22. Тепловые сопротивления оксидных алюминиевых конденсаторов К50-24

Различают максимальное RT в макс = 0В макс/Рп и среднее RT в_ср=

среднеповерхностная температура корпуса конденсатора. Максимальное внутреннее тепловое сопротивление RT^ в макс используется для опре­

деления температуры наиболее нагретой точки (температура теплового центра) конденсатора при известной Рп. Среднее внутреннее тепловое

сопротивление RT в< ср необходимо знать для расчета Рп в конденсато­

рах с сильной температурной зависимостью фактора потерь (tg6C).

63

1.23. Относительные значения тепловых сопротивлений конденсаторов разных типов

Наружное тепловое сопротивление зависит в основном от коэф­ фициента теплоотдачи, являющегося в свою очередь сложной функци­ ей многих параметров [12|.

Значение Rr н можно найти экспериментально измерением пере­ грева корпуса конденсатора

Кт.,а = (Тк - Т 0)/Рп.

На рис. 1.39 показаны расчетные зависимости RTm н для вертикально

расположенных одиночных конденсаторов от площади поверхности кор­ пуса 5 К(/) и определенные экспериментально (2) при температуре окру­

жающей среды Т0 — 50 °С и превышении температуры корпуса 0К = = 10 К. Для конденсаторов SK>(0,01 . . . 0,015) м2 совпадение экспе­ риментально определенных и расчетных значений RT н удовлетвори­ тельное.

54

Рис. 1.39. Зависимость расчет­ ного (/) и экспериментального

(2) значений наружного тепло­ вого сопротивления от площа­ ди поверхности корпуса при Т0 = 50 °С и 0К= 10 К

дача со дна корпуса не учитывалась, т. е. конденсаторы расположены на теплоизолирующей подложке.

На практике широко применяется монтаж конденсаторов в бло­ ках. На рис. 1.41 показаны характерные конструкции блоков конден­ саторов. Монтаж конденсаторов выполняется на теплоизолирующем

Рис. 1.40. Экспериментальная зависимость RT н малогабаритных кон­

денсаторов в прямоугольных корпусах при их вертикальном располо­ жении (а) и в цилиндрических корпусах при их горизонтальном рас­ положении (б) от площади боковой поверхности и превышения темпе­ ратуры корпуса при Т0= 25 °С: 0К= 5 К (/), 0К = 10 К (2), 0К= 20 К

(3), ек = 30 к (4)

(текстолит, гетинакс) или металлическом каркасе, шасси. Условия теплоотдачи конденсаторов, находящихся в середине блока, ухудшают­ ся, что приводит к значительно большему превышению температуры 0К по сравнению с одиночным конденсатором при прочих равных усло­

виях, т. е. /?т н б в блоке больше, чем у одиночного^ конденсатора, На-

55

1.24. Наружные тепловые сопротивления конденсаторов большого габарита

дине блока и имеющих наибольшее превышение температуры корпуса 0R# Зазоры между корпусами конденсаторов составляют 10—20 мм.

56

Перфорация шасси, на котором производится монтаж конденса­ торов, снижает наружные тепловые сопротивления конденсаторов в блочных конструкциях примерно на 10. . .30 % по сравнению с бло­ ками, установленными на шасси без перфорации.

Тепловая постоянная времени конденсатора тт определяется как время, в течение которого превышение температуры корпуса ик дости­ гает величины 0,632 0К установившегося значения.

□ □□□□ШШИ

□ □ □ □ □ □ □ □ □ □ ПЕГОШ

□ □□DO □ □□□□□□□□□ рхр ши

плоемкостей всех материалов, использованных в конденсаторе (вклю­ чая корпус), на соответствующее значение масс:

^ т . у д ^ ^ S ^ т . yp,im i' i=i

Тепловые постоянные времени массовых типов конденсаторов показа­ ны на рис. 1.34, 1.36, 1.38.

1.25. Относительные значения тепловых сопротивлений (RT н 6/R T н)

57

Для силовых конденсаторов значения тепловых постоянных вре­ мени приведены в табл. 1.26.

1.26. Тепловые постоянные времени силовых конденсаторов

Глава 2

РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПОТЕРЬ В КОНДЕНСАТОРАХ ПРИ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫХ НАПРЯЖЕНИЯХ

1. РАСЧЕТ МОЩНОСТИ ПОТЕРЬ МЕТОДОМ СУММИРОВАНИЯ РЯДОВ ФУРЬЕ

Предложенные методы расчета можно классифицировать в соответ­ ствии с рис. 2.1. Ниже будут рассмотрены только те методы, при­ менение которых наиболее целесообразно с точки зрения обеспече­

ния приемлемой точности расчета [28).

Рис. 2.1. Классификация методов расчета потерь в конденсаторах при несинусоидальных воздействующих напряжениях

Мощность потерь при несинусоидальном напряжении можно най­ ти как сумму мощностей потерь, вызываемых каждой из гармоник в от­ дельности:

где Uk, сок — действующее значение напряжения и круговая частота

&-й гармоники; CPk — емкость конденсатора на частоте k-й гармоники, измеренная при параллельной схеме замещения.

58

Если измерения емкости конденсатора выполнены при последова­ тельной схеме замещения, то мощность потерь

где Cbk — емкость конденсатора на частоте &-й гармоники при последо­ вательной схеме замещения.

В выражениях (2.1) и (2.2) предполагается линейность конденса­ тора, т. е. независимость его параметров (/g6*, Cpk или Cs*) от на­ пряжения. При этом условии справедлив принцип суперпозиции токов.

Для выполнения расчетов но формулам (2.1) или (2.2) необходимо знать:

1)спектр воздействующего напряжения;

2)частотные характеристики конденсатора;

Аналитические методы спектрального анализа

Периодическое несинусоидальное напряжение и (/) с круговой частотой сок (в дальнейшем сигнал) можно представить в виде суммы

синусоидальных составляющих (гармоник), частоты которых со* крат­ ны соА, и постоянной составляющей:

оо

59

коэффициентов ak и bk разложения в ряд Фурье. Поэтому модуль ее связан с амплитудой &-й гармоники соотношением

(2.4)

Найдем с помощью формул (2.3) и (2.4) амплитудные спектры неко­ торых сигналов

Рис. 2.2. Последовательность прямоугольных (а) и экспо­ ненциальных импульсов (в) и их амплитудный спектр (б, г)

Пример 2.1. Последовательность прямоугольных импульсов (рис, 2.2, а)

60