Подписка на новости

Опрос

Нужны ли комментарии к статьям? Комментировали бы вы?

Реклама

 

2005 №8

Основные перспективные направления деятельности ОАО СКЗ на рынке пленочных и оксидных конденсаторов

Добряков Валерий


ОАО «СКЗ» основан в 1965 году, расположен в одном из самых густонаселенных и промышленно развитых регионов России — Тульской области — и является одним из крупнейших предприятий по производству конденсаторов. В настоящее время ОАО «СКЗ» выпускает широкий ассортимент пленочных и оксидных конденсаторов около 4000 типономиналов.

Предприятие является единственным производителем прецизионных (с отклонением ±0,5% от номинальной емкости) полистирольных конденсаторов К71-7, неполярных пусковых конденсаторов К50-19, защитных конденсаторов КЗ.

ОАО «СКЗ» постоянно разрабатывает и внедряет в производство новые типы изделий.

Весьма перспективным направлением в деятельности предприятия является разработка и выпуск моторных конденсаторов серии К78-17. Моторные конденсаторы предназначены для соединения с обмотками асинхронных электродвигателей, питающихся от однофазной сети частотой 50-60 Гц или для перевода трехфазных двигателей на питание от однофазной сети.

По использованию в составе электродвигателей различают 2 типа конденсаторов: рабочий и пусковой. Напряжение сети подводят к началам двух фаз. К началу третьей фазы и одному из зажимов сети присоединяют рабочий конденсатор и отключаемый (пусковой). Эти конденсаторы являются фазосдвигающими элементами.

Рабочий конденсатор подключают последовательно (рис. 1) со вспомогательной обмоткой для создания кругового магнитного поля, необходимого для работы электродвигателя.

Схема подключения
Рис. 1. Схема подключения

Пусковой конденсатор подключают параллельно рабочему (рис. 2) для поддержания опережающего по фазе тока на вспомогательной обмотке двигателя. Он позволяет получить магнитное поле, необходимое для повышения пускового момента электродвигателя при запуске и отключается в рабочем режиме.

Схема подключения
Рис. 2. Схема подключения

Для включения трехфазного двигателя в однофазную сеть обмотки статора могут быть соединены в «звезду» (рис. 3) или «треугольник» (рис. 4).

Схема соединения «Звезда»
Рис. 3. Схема соединения «Звезда»
Схема соединения «Треугольник»
Рис. 4. Схема соединения «Треугольник»

При этих вариантах подключения пусковая емкость конденсатора Сп = Ср + Со, где Ср — рабочая емкость, Со — отключаемая емкость.

После пуска двигателя и отключения пускового конденсатора рабочая емкость конденсатора двигателя на частоте 50 Гц определяют по формуле Ср = К×Jф/Uсети, где Ср — рабочая емкость при номинальной нагрузке (мкФ), К — коэффициент, зависящий от вида соединения обмоток, Jф — номинальный фазный ток электродвигателя (А), Uсети — напряжение однофазной сети (В).

Для схемы соединения «звезда» К = 2800.

Для схемы соединения «треугольник» К = 4800.

При определении пусковой емкости (Сп) исходят из пускового момента, близкого к номинальному: достаточно иметь пусковую емкость, определяемую соотношением Сп = (2,5–3)Ср.

По номинальному напряжению выбор конденсатора производят по соотношению Uк = 1,15U, где Uк — напряжение на конденсаторе; U — напряжение в сети.

Все пусковые конденсаторы в целях безопасности должны использоваться с разрядными резисторами. Величина разрядного резистора выбирается такой, чтобы по истечении 50 секунд после отключения полностью снять остаточное напряжение в конденсаторе.

Разработана серия К73-17 конденсаторов, у которых резистор расположен внутри, что упрощает монтаж. В случае, когда конденсатор используется последовательно включенным со вспомогательной обмоткой электродвигателя, напряжение на клеммах конденсатора при рабочей скорости может быть значительно выше напряжения сети.

При выборе типа конденсатора необходимо учитывать, что если он смонтирован непосредственно в физическом контакте с электродвигателем, то будет подвергаться воздействию повышенной температуры и вибрации как от самого электродвигателя, так и от других пассивных элементов различного рода устройств.

В процессе работы моторных конденсаторов происходят различного рода сложнейшие коммутационные процессы, в результате которых возникают скачкообразные изменения напряжения на клеммах конденсатора.

К примеру, если в неразветвленную цепь с активным сопротивлением, индуктивностью и емкостью подать синусоидальное напряжение, то в ней установится синусоидальный ток I. Действующие значения напряжений на составляющих элементах цепи будут Uа = I×r; UL = I×w×L= I×xL; UC = I×1/w×C = I×xC, где r — активное сопротивление цепи; xL — индуктивное сопротивление цепи; хС — емкостное сопротивление цепи.

Векторная диаграмма цепи для частного случая, когда xL > xC, представлена на рис. 5.

Векторная диаграмма цепи для частного случая, когда <em>x<sub>L</sub> > x<sub>C</sub>
Рис. 5. Векторная диаграмма цепи для частного случая, когда xL > xC

Так как r, L и С соединены последовательно, то напряжение на зажимах цепи в любой момент времени равно сумме трех слагающих: U = Uа + UL + UC.

Напряжение на индуктивности и напряжение на емкости сдвинуты по фазе на 1/2 периода, поэтому они частично или полностью компенсируют друг друга.

Таким образом, напряжение цепи, с одной стороны, определяется величиной Uа, а с другой — разностью ULUC.

При этом, очевидно, возможен случай, когда слагающие напряжения UL и UC могут быть больше напряжения цепи. Это обстоятельство может иметь недопустимые последствия — повреждение изоляции отдельных элементов цепи. В связи с этим рекомендуется номинальное напряжение конденсатора выбирать таким, чтобы оно не превышалось в процессе работы изделия более чем на 10%.

Подбирая необходимую емкость и рабочее напряжение, нужно учитывать фактор резонанса, то есть когда вспомогательная обмотка электродвигателя и конденсатор находятся в околорезонансной точке. В этом случае происходит повышение напряжения на клеммах изделия.

Как показывает практика, на каждые 100 Вт мощности электродвигателя требуется 6–7 мкФ емкости конденсатора. Серийно конденсаторы К78-17 выпускаются со шкалой емкости от 0,7 до 100 мкФ.

В случае, если не удается подобрать емкость в одном корпусе, применяется параллельное соединение конденсаторов, при этом Собщ = Сс + С2 + С3 …. Сн.

При правильно подобранном конденсаторе мощность трехфазного двигателя, включенного в однофазную сеть, не должна уменьшаться более чем на 30%.

Конденсаторы К78-17 применяются также в светотехнике для корректировки коэффициента мощности электромагнитных дросселей газоразрядных ламп и трансформаторов в электрических сетях частотой 50–60 Гц. Для этой цели разработаны и успешно применяются конденсаторы К78-17 вариантов Г, Н-2 и др.

Принцип работы газоразрядных ламп основан на поддержании электропреобразователем дуги, которая заставляет светиться инертный газ.

Данный тип нагрузки имеет большую индуктивность, в результате чего происходит повышенное потребление тока. Для снижения потребления тока, а также для повышения коэффициента мощности осветительной аппаратуры в схеме контура необходимо применить конденсатор. Использование конденсатора позволяет повысить коэффициент мощности до значения cos φ = 0,9.

Существует несколько типов компенсации газоразрядных ламп:

  1. Подключение конденсатора параллельно сети питания (рис. 6). Данный тип подключения является наиболее часто используемым производителями светотехники.
  2. Подключение конденсатора параллельно сети питания
    Рис. 6. Подключение конденсатора параллельно сети питания
  3. Подключение конденсатора последовательно сети питания (рис. 7). Преимущество этого варианта подключения — отсутствие эффекта мерцания света. Но при последовательном соединении конденсатор подвергается высокой нагрузке вследствие резонанса, возникающего между дросселем и конденсатором. Для такого вида компенсации используют конденсаторы с номинальным напряжением 450 В.
  4. Подключение конденсатора последовательно сети питания
    Рис. 7. Подключение конденсатора последовательно сети питания

В последнее время резко возрос спрос на конденсаторы со степенью защиты Р-2, которые имеют конструкцию, обеспечивающую размыкание электрической цепи при отказе и защиту от возгорания и взрыва.

Такой тип конденсатора серии К78-17 (вариант «к» Р-2) разработан на ОАО «СКЗ», успешно прошел испытания и сертифицирован в НИИ «Электронстандарт». При его изготовлении используются пожаробезопасные экологичные компаунды, пластики, соответствующие классу пожаробезопасности Vо Европейского стандарта UL94.

ОАО «СКЗ» — единственный в России поставщик конденсаторов с такой степенью защиты.

Конденсаторы К78-17 изготавливаются в пластиковом и металлическом корпусе с различными видами крепления и выводных контактов в виде одинарных и двойных фастонов, гибких проволочных выводов различной длины и типов в зависимости от требований потребителей.

Высокие требования, предъявляемые к моторным конденсаторам, обеспечиваются надежной конструкцией конденсатора, которая предусматривает применение самых современных материалов и технологий.

Конденсаторы разработаны на основе металлизированных полипропиленовых пленок, обладающих наиболее низкими диэлектрическими потерями.

При работе конденсаторов на высоких напряжениях и в импульсных режимах может происходить разрушение тонкого металлизированного покрытия из-за прохождения больших токов в зоне контактного узла, имеющего высокое переходное сопротивление.

Эта проблема решена в производстве конденсаторов К78-17 использованием полипропиленовой пленки с двухслойной металлизацией алюминием и цинком с усиленной кромкой рис. 8.

Схема металлизации
Рис. 8. Схема металлизации

Металлизация пленки осуществляется на оборудовании производства LEYBOLD HERAUS (Германия) методом вакуумного напыления. Глубокий вакуум (до 10–6 мм рт. ст.) и модульная конструкция алюминиево-цинкового испарителя позволяет получать структуру напыления металлизированного слоя высокого качества. Толщина покрытия (проводимость пленки) поддерживается и контролируется в течение всего процесса металлизации. Намотка секций производится на высокопроизводительном оборудовании фирмы METAR, которое обеспечивает нужный класс точности и стабильность емкости.

Для изготовления конденсаторов используются технологические материалы лучших европейских фирм: полипропиленовая пленка типа TERFILM EC, эпоксидный компаунд фирм HENKEL Vagnone, цинковая проволока фирмы CRILLО.

Превосходная гибкость модульного технологического оборудования позволяет в кратчайшие сроки реагировать на требования потребителей, модернизацию конструкции или создание новых вариантов исполнения.

При производстве каждого вида конденсаторов ОАО «СКЗ» использует все знания, 40-летний опыт и опыт зарубежных фирм.

Конденсаторы К78-17 имеют улучшенные электрические и удельные характеристики, высокую надежность, обладают уникальными свойствами самовосстановления, что обеспечивает стабильную работу оборудования, в котором они применяются.

Близится к завершению разработка помехоподавляющего индуктивно-емкостного фильтра типа LC. Он предназначен для эффективного подавления радиопомех в бытовой технике, в частности в современных стиральных машинах. Конструкция фильтра позволяет обеспечить помехоподавление в широком диапазоне частот и соответствует европейским стандартам.

Электрическая схема фильтра LC
Рис. 9. Электрическая схема фильтра LC

Учитывая то, что частично устаревшие проходные помехоподавляющие конденсаторы типа КБП, используемые в изделиях военной техники, сняты с производства, возникла необходимость в разработке нового конденсатора с током до 160 А.

Имея уникальный опыт по производству такого типа конденсаторов, предприятие приступило к разработке изделия К73-65 на основе металлизированной лавсановой пленки.

В условиях всеобщего спада производства СКЗ сумел сохранить свой производственный и технический потенциал, что позволило ему войти в десятку лучших предприятий электронной промышленности.

Скачать статью в формате PDF  Скачать статью Компоненты и технологии PDF

 


Другие статьи по данной теме:

Сообщить об ошибке