Тепловой расчет конденсатора

 

Тепловой расчет конденсатора, как и любой другой электротехнической конструкции, сводится к определению тепловыделения и температуроперепадов в отдельных слоях (участках) с последующим построением графика тепловой устойчивости. В зависимости от конструкции секций (со скрытой или выступающей фольгой), их компоновки в корпусе конденсатора и типа материала диэлектрика формулы, используемые для вычисления тепловыделения и температуроперепадов, будут отличаться.

Форма секций и их компоновка в корпусе конденсатора во многом определяется условиями его работы и частотой приложенного напряжения. В силовых (косинусных) и импульсных конденсаторах обычно используются секции со скрытой фольгой и вертикальной компоновкой в корпусе. В электротермических конденсаторах, работающих на повышенных частотах, применяют секции с выступающей фольгой для уменьшения потерь энергии на индуктивность. В таких конденсаторах чаще используют и принудительное водяное охлаждение.

При проведении теплового расчета обычно предполагают, что теплоотвод осуществляется через боковую стенку конденсатора, так как теплоотвод через крышку и расположенные на ней изоляторы затруднен за счет высокого теплового сопротивления. По этой же причине пренебрегают и теплоотводом через днище конденсаторов.

На рис. 2.3. схематично показано расположение элементов конденсатора относительно теплового потока, двигающегося в сторону боковой стенки.

Чтобы оценить эффективность использования той или иной формы секций проведем для сравнения тепловой расчет конденсатора, как со скрытой, так и с выступающей фольгой. Расчет выполним с использованием программы в среде «Mathcad».

Известно, что тепловыделение в конденсаторе, как и в других электроизоляционных конструкциях, связано с омическими потерями в металлических частях и с диэлектрическими потерями в электроизоляционных материалах. Кроме того, различают также потери энергии на индуктивность. Диэлектрические потери в свою очередь определяются величиной , значение которого зависит от вида диэлектрического материала, температуры и частоты приложенного напряжения. Для упрощенных расчетов можно принять экспоненциальную зависимость от температуры. В этом случае достаточно знать только два значения при разных температурах, чтобы определить зависимость . Однако в справочной литературе, к сожалению, часто приводятся значения только при какой-то одной температуре или частоте, что затрудняет проведение расчетов. В случае комбинированной изоляции необходимо знать значение каждой компоненты.

 

3.1. Зададим два значения отдельных компонентов при разных температурах.