Кучинский - Электрические конденсаторы и конденсаторные установки (1987)

Электрические конденсаторы и конденсаторные  установки: 1987.

Излагаются общие сведения по электрическим конденсаторам. Описываются условия эксплуатации, классификация, параметры и  характеристики. Подробно приводятся основные технические данные  электрических конденсаторов; габаритные размеры,- номинальные  параметры; температурно-частотные зависимости емкости, тангенса угла  потерь, сопротивления изоляции, допустимого рабочего напряжения; климатические условия эксплуатации; допустимые механические нагрузки. Для инженерно-технических работников, занимающихся  конструированием и эксплуатацией электротехнических и электронных устройств.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Электрические конденсаторы являются одними из наиболее широко используемых элементов радиоэлектронных и электротехнических устройств. В настоящем справочнике приведены основные характеристики конденсаторов и конденсаторных установок, рекомендации по их  применению. Расположение справочных данных выполнено в  соответствии с функциональным назначением конденсаторов. Рассмотрены как силовые конденсаторы, применяемые в  электроэнергетических и электротехнологических установках, так и  конденсаторы, применяемые в радиоэлектронных устройствах. Для  облегчения выбора конденсаторов применительно к заданным условиям эксплуатации, а также определения предельно допустимых режимов работы конкретных типов конденсаторов приведены зависимости основных параметров от температуры и частоты, амплитуды  переменного напряжения и др.

В связи с большой номенклатурой конденсаторов в целях  повышения информативности издания авторы приняли систему условных буквенных обозначений величин. Приводимые в справочнике данные об электрических конденсаторах соответствуют в основном  действующим государственным стандартам и техническим условиям. Наряду с этим необходимо отметить, что промышленностью проводится  работа по совершенствованию выпускаемых изделий. Поэтому в  конкретных разработках необходимо руководствоваться соответствующими техническими условиями и государственными стандартами.

РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О КОНДЕНСАТОРАХ

1.1. Области применения и функции конденсаторов Области применения конденсаторов чрезвычайно широки — электроэнергетика, транспорт, связь, телевидение, радиовещание,  локация, измерительная и вычислительная техника и др. При этом конденсаторы используются как самостоятельные элементы  электронных и электротехнических устройств и как элементы батарей конденсаторов, конденсаторных установок.

Конденсаторы обладают свойством быстро накапливать и  отдавать электрическую энергию. Благодаря этому свойству они нашли широкое применение в электротехнических и электронных  устройствах в качестве накопителя энергии при работе в импульсном режиме (генераторы импульсов тока и напряжения различного  назначения, защита оборудования от перенапряжений, принудительная  коммутация тока, умножители напряжения и т. д.), а также генератора реактивной мощности при работе на синусоидальном напряжении [колебательные контуры, батареи параллельной (поперечной) и  последовательной (продольной) компенсации реактивной мощности в  электроэнергетических системах и предприятиях, индивидуальная  компенсация реактивной мощности потребителей и др.].

Свойство конденсаторов изменять в зависимости от частоты напряжения свое реактивное сопротивление обусловило их  применение в различных фильтрах цепей переменного и пульсирующего напряжений (резонансные, широкополосные, режекторные, полосовые и др.) для фильтрации высших гармоник тока и напряжения, защиты от помех, развязки цепей и т. д.

Конденсаторы используются также для создания фазового сдвига между током и напряжением (фазоврашатели, однофазные  конденсаторные электродвигатели, симметрирующие и фазорасщепляющие устройства и т. п.).

Кроме того, конденсаторы применяются в делителях напряжения, устройствах отбора мощности (емкостные трансформаторы), цепях динамического принудительного распределения напряжения,  измерительных устройствах высокого и сверхвысокого напряжения и т.д.Применение конденсаторов в стационарных условиях, на  транспортных средствах при различных электрических режимах нагружения, климатических и механических воздействиях обусловливает большое разнообразие предъявляемых к ним требований.

1.2. Классификация и система обозначений конденсаторов

Классификации конденсаторов. Классификацию конденсаторов  можно проводить на основе различных признаков (вид диэлектрика, вид исполнения, функциональное назначение и т. д.). В настоящее время конденсаторы делят на две группы: силовые конденсаторы, применяемые в энергетических и электротехнических установках, и конденсаторы, применяемые в электронных и  радиотехнических устройствах [1]. Силовые конденсаторы классифицируются в соответствии с их функциональным назначением, конструктивным исполнением, способом охлаждения, условиями эксплуатации. 

По функциональному признаку они делятся на конденсаторы: - для повышения коэффициента мощности в линиях электропередачи (ЛЭП), распределительных сетях, установках частотой 50 Гц и  повышенных (до 10 кГц) частот, групповых и индивидуальных потребителей • электрической энергии; накопительные и импульсные; фильтровые; связи, служащие для подключения устройств высокочастотной связи, и автоматики к ЛЭП; отбора мощности от ЛЭП; для  высоковольтных делителей напряжения; для измерительных цепей; защитные для цепей тиристорных преобразовательных подстанций ЛЭП:  пусковые и рабочие для электродвигателей; для преобразовательных устройств (коммутирующие, демпфирующие, фильтровые,  компенсирующие).

По конструктивному признаку выделяют однокорпусные  конденсаторы; блоки конденсаторов; конденсаторные установки для  компенсации реактивной мощности и для фильтрации высших гармоник (силовые фильтры); однофазные и трехфазные конденсаторы;  конденсаторы с металлизированными и фольговыми (скрытыми и  выступающими) обкладками; с бумажным, пленочным и комбинированным диэлектриком, пропитанным нефтяным маслом или синтетической диэлектрической жидкостью; со встроенными плавкими вставками и без вставок; в корпусе из электроизоляционного или  электропроводящего материала; в корпусе, находящемся под рабочим  напряжением, или изолированном корпусе и т. д.

По виду климатического исполнения различают: конденсаторы исполнений для работы в условиях умеренного, холодного,  тропического климата, а также для всех микроклиматических районов (см. § 1.6).

По способу охлаждения различают конденсаторы с естественным и принудительным воздушным и жидкостным охлаждением. Конденсаторы для электронных устройств классифицируются в соответствии с рис. 1.1.

По виду диэлектрика конденсаторы разделяют на конденсаторы с органическим {бумажным, пленочным и комбинированным)  диэлектриком, непропитанным и пропитанным различными  диэлектрическими жидкостями; неорганическим (керамическим, стеклянным, слюдяным, стеклоэмалевым, стеклокерамическим), газообразным и  оксидным диэлектриком [19].

По признаку управляемости значением емкости различают  конденсаторы постоянной и переменной емкости, а по характеру  управления — конденсаторы с механическим, электрическим (вариконды,  варикапы) и термическим (термоконденсаторы) управлением емкостью. Конденсаторы с механическим управлением емкостью  подразделяются на конденсаторы с плавным и дискретным {ступенчатым) характером регулирования емкости.

По типу обкладок различают конденсаторы с пластинчатыми, фольговыми, металлизированными, комбинированными (фольговые + + металлизированные) обкладками. По назначению конденсаторы подразделяются на конденсаторы общего применения и специальные (измерительные, для делителей напряжения, связи, блокировочные, разделительные, контурные,  дозиметрические и т. д.). По значению номинального напряжения различают конденсаторы низкого и высокого напряжения. Конденсаторы с действующим значением номинального напряжения, а также  конденсаторы с номинальным постоянным напряжением 1600 В включительно относят к группе конденсаторов низкого напряжения. Конденсаторы с большими значениями номинального напряжения относят к группе конденсаторов высокого напряжения. Для  конденсаторов с оксидным диэлектриком под термином «низкое» понимают напряжение в несколько десятков вольт, поскольку наибольшее  номинальное напряжение в силу особенностей конденсаторов этого типа не превышает 600 В.

Для классификации конденсаторов могут быть использованы и другие дополнительные признаки, например такие, как исполнение, вид охлаждения, внешнее оформление, электрический режим работы, габарит (малогабаритные и большого габарита) и т. д.

Обозначение силовых конденсаторов и конденсаторных установок. Различают полное и сокращенное условное обозначение  конденсаторов. Сокращенное условное обозначение силовых конденсаторов состоит из букв или цифр.

Первая буква обозначает функциональное назначение: К -  косинусный для повышения коэффициента мощности электроустановок  переменного тока частотой 50 и 60 Гц, И - импульсный, Ф — фильтровый, С — связи, Д — демпфирующий или для делителей напряжения, ' О — для отбора мощности, П — для полупроводниковых  преобразователей, Г — гасящий для систем тиристорного электропривода, Э - электротермический, Р — регулирующий, Л — для люминесцентных светильников.

Вторая буква обозначает род пропитки: С — синтетическая жидкость, М — нефтяное масло, К — касторовое масло; функциональное назначение (О — для отбора мощности).

Третья буква указывает на область конкретного применения или режим работы: Г — в схемах с электрогидравлическим эффектом, И — для измерительных целей, Н - накопительный, Т - в схемах тиристорного электропривода или на тяговых подстанциях, Э — для электротермических установок промышленной частоты;  конструктивную особенность: В-с водяным охлаждением, К—с комбинированным диэлектриком, П — с пленочным диэлектриком, М — в  металлическом корпусе, пропитка маслом или малоиндуктивный конденсатор, Р —с расширителем; Б обозначает категорию электрооборудования по длине пути утечки внешней изоляции (см. ГОСТ 9910-75); П указывает, что конденсатор для делителей напряжения совмещен с изолирующей подставкой.

Четвертая буква указывает на особенность монтажа: У —  допускается установка конденсатора под углом до 30° от вертикали, категорию по длине пути утечки внешней изоляции (см. ГОСТ 9920-75), вид охлаждения (О — принудителъно-воздушное), тип диэлектрика (К — комбинированный) или уточняет назначение конденсатора (П — подстроечный) м

Конденсаторные установки имеют аналогично с силовыми  конденсаторами структуру условного обозначения. Сокращенное условное обозначение содержит следующие элементы: первая буква (У)— установка, вторая (К) — конденсаторная, третья — указывает на  конструктивную особенность {А - с автоматическим выключателем, Б - бесшкафная, С — столбовая, Л - левое исполнение ячейки ввода, П — правое исполнение ячейки ввода); четвертая — указывает на способ регулирования |Н - по напряжению, Т — по току); цифра — указывает на количество конденсаторов, включенных самостоятельно.

Структура полного условного обозначения конденсаторных  установок следующая: первый элемент - это сокращенное условное обозначение; второй — номинальное напряжение, кВ; третий —  номинальная мощность, квар; четвертый — особенности конструкции и способ регулирования (Л или П - левое или правое исполнение ячейки ввода; Н -регулирование по напряжению; Р —с командным блоком и приставкой автоматического регулятора «Аркон»); далее, буквами указывается исполнение, а цифрами — категория размещения (для  некоторых установок перед буквой, обозначающей исполнение, цифрами указывается количество конденсаторов в установке); пятый - номер документа, по которому осуществляется поставка. Обозначения  некоторых выпускаемых конденсаторных установок могут в некоторой степени отличаться от изложенной схемы.

Полное условное обозначение состоит из следующих элементов: первый элемент - сокращенное обозначение; второй — обозначения и (или) значения основных параметров и характеристик, необходимых для заказа и записи в конструкторской документации, (вариант конструктивного исполнения, номинальное напряжение, номинальная емкость, допускаемое отклонение емкости, группа и класс по  температурной стабильности, реактивная мощность, другие необходимые дополнительные характеристики); третий — обозначение  климатического исполнения (только для конденсаторов исполнений В и Т).

1.3. Электрические параметры конденсаторов

У конденсаторов различают номинальные и измеренные значения  параметров.  Номинальными являются значения параметров, указанные в маркировке и сопроводительной документации на конденсаторы.

Измеренными — значения параметров при заданных конкретных условиях измерения (температуре, частоте, напряжении, давлении и т. д.). Значения номинальных параметров являются базовыми при  определении отклонений измеренных значений параметров от номинальных. Номинальные напряжение и ток — значения напряжения и тока, указанные на маркировке и в нормативно-технической документации (НТД) на конденсаторы, при которых они могут работать в  заданных условиях в течение срока службы при сохранении параметров в допустимых по НТД пределах.

В качестве номинального напряжения могут приниматься значения постоянного напряжения, амплитуды или действующего  значения переменного напряжения.

Номинальная емкость конденсатора указывается в его маркировке и нормативно-технической документации (НТД), а для конденсаторов электронной техники соответствует одному из числовых рядов, установленных стандартом.