Miksi teollisuuskäyttäjien kondensaattoripankit epäonnistuvat usein taajuusmuuntimien kuormituksessa？

Teollisuusvoimajärjestelmissä taajuusmuuntimia, erittäin tehokkaita ja energiansäästölaitteita, käytetään laajasti moottorin ohjauksessa. Niiden epälineaariset ominaisuudet johtavat kuitenkin lisääntyneeseen ruudukon harmoniseen pilaantumiseen, mikä puolestaan aiheuttaa perinteisten kondensaattoripankkien ennenaikaisen epäonnistumisen. Seuraavassa tekstissä Geyue Electric aikoo, että matalan jännitteen reaktiivisten tehonkorvauslaitteiden valmistajan näkökulmasta analysoi systemaattisesti kondensaattorivaurioiden syvän mekanismin taajuusmuuntimien kuorman alla, paljastavat keskeiset vikatiloja, kuten harmoninen resonanssi, nykyisen ylikuormitus ja dielektriset ikääntymisen ja ehdottavat kattava ratkaisu, joka perustuu teollisuuden suppression ja dynaamisen kompensointikompensaastien tarjoamalla laitteiden valinta- ja toimenpiteitä.

Invertterikuormitusten ja voimanlaatuongelmien tyypilliset ominaisuudet

Nykyaikaisissa teollisuustuotantolinjoissa muuttuvan taajuuslaitteiden (VFD) on tullut edullinen ratkaisu moottorin hallintaan sen erinomaisen nopeuden säätelyn ja energiansäästövaikutuksen vuoksi. Taajuusmuuttajan korjaus- ja kääntöprosessien aikana syntyy kuitenkin epälineaarisia virtauksia, jotka injektoivat suuren määrän harmonisia komponentteja sähköverkkoon, erityisesti viidenteen, 7. ja muihin ominaispiirteisiin. Tämä harmoninen pilaantuminen ei vain aiheuta jänniteaaltomuodon vääristymiä, vaan sillä on myös monimutkaisia vuorovaikutuksia kondensaattoripankkien kanssa reaktiivisen tehonkorvausjärjestelmässä.

Taajuusmuutoksen tuottamat pulssin leveyden modulaatio (PWM) -aaltomuodot sisältävät korkean taajuuden harmonisia komponentteja, jotka ovat jopa useita kymmeniä kertoja tehotaajuutta. Kun nämä korkeataajuiset virrat kulkevat kondensaattorin läpi, se johtaa dielektrisen menetyksen merkittävään kasvuun. Kokeelliset tiedot osoittavat, että kondensaattorin lämpötilan nousu voi olla yli 15 ° C korkeampi kuin puhtaassa ruudukkoympäristössä, joka kiihdyttää suoraan eristävän väliaineen ikääntymisprosessia.

Kondensaattorin vaurioiden fyysisen mekanismin analyysi

Perinteisten reaktiivisen tehon kompensointikondensaattorien vikaantuminen taajuusmuuntimien kuormituksessa ei johdu yhdestä tekijästä, vaan se on seurausta useiden tuhoisten mekanismien yhdistetystä vaikutuksesta. Harmoninen resonanssi on yksi tuhoisimmista tekijöistä. Kun järjestelmän ja kondensaattorin ekvivalentti induktanssi muodostavat rinnakkaisen resonanssipiirin tietyllä harmonisella taajuudella, paikallinen virta ja jännite monistetaan useita kertoja normaali arvo. Autoteollisuuden hitsaustyöpajan mitattu tapaus osoittaa, että lähellä viidennen harmonisen resonanssipisteen kondensaattorin haarassa oleva virta saavutti 3,2 -kertaisen arvon. Tämä jatkuva ylikuormitus johti lopulta kondensaattorin pullistumiseen ja räjähdykseen.

Dielektrinen polarisaatiohäviö on toinen keskeinen vikamekanismi. Taajuusmuutoksen tuottamat korkeataajuiset harmoniset harmoniset harmoniset harmonikat aiheuttavat dielektrisen materiaalin toistuvan polarisaation kondensaattorin sisällä. Tämä ylimääräinen dielektrinen menetys muunnetaan lämpöenergiaksi, mikä aiheuttaa kondensaattorin sisälämpötilan jatkuvasti nousun. Polypropeenikalvo, jonka valtavirran dielektrisenä materiaalina, on hajoamisen eristyssuorituskyvyssä eksponentiaalisella nopeudella, kun ne toimivat yli 85 ℃: n lämpötiloissa. Useimpien teollisuuskondensaattori kaapien tuuletussuunnittelu ei kuitenkaan ota huomioon tätä ylimääräistä harmonista lämmityskerrointa.

Järjestelmän suunnittelu- ja valintavirheiden monistusvaikutus

Teollisuuden käyttäjien yleiset tekniset väärinkäsitykset, kun valittiin kondensaattoripankit, ovat edelleen pahentaneet muuttuvan taajuuskäyttökuorman tuhoisia vaikutuksia. Kustannusvähennysten vuoksi valitut tavalliset kondensaattorit harkitsevat käyttöolosuhteita vain niiden suunnittelustandardien käyttöolosuhteissa, joilla ei ole sopeutumista korkean taajuuden harmoniseen ympäristöön. Sitä vastoin anti-harmoniset omistetut kondensaattorit omaksuvat paksuuntuneita metalloituja kalvoja ja erityistä kultapinnoitusta terminaaleissa, mikä voi lisätä korkeataajuista toleranssia yli kolme kertaa.

Korvausjärjestelmän suunnitteluvirheitä ei myöskään pidä unohtaa. Monissa hankkeissa tilaa säästämiseksi piirisuunnittelijat rinnastavat suoraan linja -autolinjan kondensaattoripankit, jotka sisältävät suuren määrän taajuusmuutoksia asettamatta tarvittavia harmonisia suodatushaaroja. Vielä vakavammin jotkut järjestelmät omaksuvat kiinteän korvausmenetelmän. Kun tuotantolinja toimii kevyessä kuormituksessa, kondensaattorin kapasiteetti on liiallinen ja järjestelmän kapasitiivinen impedanssi vähenee, mikä sen sijaan pahentaa harmonista monistusvaikutusta. Kemiallisen tehtaan vika -analyysiraportti huomautti, että alhaisen kuormituksen yövaihdon aikana kondensaattorien vaurioiden todennäköisyys on 4,7 kertaa normaalin tuotantojakson todennäköisyys.

Kattavan ratkaisun tekninen polku

Kondensaattorivaurion ongelman ratkaisemiseksi taajuusmuutoksen kuorman alla on määritettävä monitasoinen suojausjärjestelmä, joka sisältää harmonisen hallinnan ja älykkään kompensointin. SeAktiivinen tehosuodatin (APF)toimii ydinohjauslaitteena, joka pystyy havaitsemaan ja torjumaan taajuusmuutoksen tuottaman harmonisen virran reaaliajassa, ja pitämään sähköverkon kokonaisharmonisen vääristymän (THD) kokonaismäärän 5%: n turvallisen kynnysarjan sisällä. Verrattuna passiiviseen LC -suodattimeen, APF: llä on adaptiivinen viritysominaisuus ja se voi automaattisesti seurata taajuusmuutoksen harmonisen spektrin muutoksia.

Reaktiivisen tehon kompensointiarkkitehtuurissa anti-harmonisten kondensaattorien ja dynaamisten viritysreaktorien yhdistetyllä ratkaisulla on merkittäviä etuja. Viritysreaktori vastaa tarkasti kondensaattoripankin parametreja, muodostaen korkean impedanssin ominaisuuden pääharmonisen taajuuskaistan päävälityksellä, tukahduttaen resonanssivirran tehokkaasti. Tapaustutkimus terästehtaan liikkuvan koneiden tuotantolinjan muutoksesta osoittaa, että viritysreaktorin asentamisen jälkeen 7%: n reaktanssialueella kondensaattorien vikaantumisaste laski vuotuisesta keskiarvosta 12 kertaa 0 kertaa ja sijoituksen tuottojakso oli alle 8 kuukautta.

Suunnittelun toteutukset sekä käyttö- ja ylläpidon optimointistrategiat

Onnistunut järjestelmänmuutos alkaa tarkalla tehonlaadun diagnoosilla. Jatkuvan seurannan kautta vähintään 72 tunnin ajan saadaan avaintiedot, kuten harmoninen spektri ja reaktiiviset tehonvaihtelut erilaisissa käyttöolosuhteissa, mikä tarjoaa perustan järjestelmän suunnittelulle. Erityistä huomiota olisi kiinnitettävä kondensaattoripäätteiden todelliseen nykyiseen arvoon. Tavanomaisten virran muuntajien taajuusvasterajoituksista johtuen korkean taajuuden harmonisten virtojen tosiasialliset vaikutukset voivat aliarvioida vakavasti.

Lämpötilan valvonta toimintavaiheen aikana on erittäin tärkeää. Infrapunalämpötilan mittauspisteet asennetaan kondensaattorikaapissa ytimen lämmitysalueiden lämpötilan muutosten seuraamiseksi reaaliajassa. Harjoittelu on osoittanut, että kun kondensaattorin kotelon lämpötila ylittää 65 ℃, sen käyttöikä lyhennetään 30%: iin normaalista arvosta. Älykäs käyttö- ja huoltojärjestelmä voi ennustaa mahdollisia resonanssiriskejä analysoimalla lämpötilan suuntauksia etukäteen.

Taajuusmuuntimien kuormituksen aiheuttamien kondensaattorien usein vaurioiden ydin on perinteisen reaktiivisen tehonkorvausjärjestelmän ja sähköisen sähkökuorman välinen yhteensopimattomuuden kriisi. Geyue Electricin ystävällinen muistutus: Tämän ongelman ratkaiseminen ei edellytä vain laitteistopäivityksiä, kuten harmonisia kondensaattoreita, vaan myös täydellisen teknisen järjestelmän perustamista, mukaan lukien harmoninen hallinta, dynaaminen kompensointi ja älykäs seuranta. Geyue Electric ehdottaa, että teollisuuskäyttäjien tulisi uusissa tai kunnostusprojekteissa valita mieluummin täydet ratkaisutoimittajat, kuten yrityksemme, joilla on harmoniset immuniteettiominaisuudet, jotta voidaan todella lisätä reaktiivisen voimankorvausjärjestelmän suunnittelun käyttöikää yli 10 vuoteen, mikä tarjoaa luotettavan takuun jatkuvalle tuotannolle. Jos sinulla on rakenteilla oleva teollisuusreaktiivisen voimankorvausjärjestelmäprojekti, ota yhteyttä pääinsinööriimme lähettämällä sähköpostiinfo@gyele.com.cn.