สภาพความเครียดในตู้คาปาซิเตอร์แบงก์ภายใต้อากาศร้อน
ในโรงงานยานยนต์และอิเล็กทรอนิกส์ ตู้คาปาซิเตอร์แบงก์สำหรับเพาเวอร์แฟกเตอร์คอร์เรคชันต้องจ่ายกระแสรีแอกทีฟต่อเนื่อง 8–12 ชั่วโมงต่อกะ อุณหภูมิแวดล้อมภายในตู้ไฟฟ้าที่ติดตั้งกลางโรงงานมักสูงเกิน 45°C โดยเฉพาะตู้ที่อยู่ใกล้เตาอบหรือเครื่องจักรที่ปล่อยความร้อนสูง หากกำหนดขนาดตู้เพียงจากพิกัด kVAr โดยไม่พิจารณากระแสฮาร์มอนิกและอุณหภูมิจุดติดตั้ง คาปาซิเตอร์จะทำงานเกินอุณหภูมิแกนที่ระบุในสเปก
กระแสริปเปิลที่ไหลผ่านคาปาซิเตอร์ทำให้เกิดความร้อนจากการสูญเสียใน ESR (Equivalent Series Resistance) ความร้อนสะสมที่แกนจะสูงกว่าอุณหภูมิผิวประมาณ 5–10°C ในรุ่นที่ใช้ฟิล์มโพลีโพรพิลีน เมื่ออุณหภูมิแกนเพิ่มขึ้นทุก 10°C อายุงานจะลดลงครึ่งหนึ่งตามกฎ Arrhenius ดังนั้นการวางแผนระบายความร้อนจึงสำคัญเท่าการเลือกพิกัดแรงดัน
ข้อกำหนดคาปาซิเตอร์ที่ได้จากโหลดจริง
การเลือกคาปาซิเตอร์แบงก์ต้องเริ่มจากกระแสรวมที่โหลดดึงจริง ไม่ใช่จากพิกัดหม้อแปลง ในทางปฏิบัติกำหนดให้คาปาซิเตอร์ทนกระแสเกินได้อย่างน้อย 1.3 เท่าของกระแสพิกัดสำหรับงานฮาร์มอนิกต่ำ และ 1.5 เท่าสำหรับงานที่มีไดรฟ์ความถี่หรือเครื่องเชื่อมในไลน์เดียวกัน
- พิกัดแรงดัน: เลือกสูงกว่าแรงดันระบบ 10–15% เช่น ระบบ 400V ใช้คาปาซิเตอร์ 480V เพื่อรองรับแรงดันเกินจากฮาร์มอนิก
- กระแสริปเปิลที่ยอมรับได้: ใช้ย่าน 1.3–1.8 เท่าของกระแสพิกัด kVAr ที่อุณหภูมิ 45°C หากตู้ไม่มีพัดลมระบาย
- ESR ที่ 10 kHz: ควรต่ำพอให้การสูญเสียรวมไม่เกิน 5–7 W ต่อคาปาซิเตอร์ขนาด 25 kVAr มิฉะนั้นอุณหภูมิแกนจะเกิน 70°C ในตู้ปิด
| พารามิเตอร์ | ค่าที่แนะนำสำหรับงานโรงงานร้อน | หมายเหตุ |
|---|---|---|
| อุณหภูมิแวดล้อมสูงสุด | ≤ 50°C ที่จุดติดตั้ง | วัดภายในตู้ช่วงบ่าย |
| อุณหภูมิแกนสูงสุด | ≤ 70°C | คำนวณจากอุณหภูมิผิวบวก delta T จากริปเปิล |
| กระแสเกินรวม | 1.3–1.5 เท่าของ Irms พิกัด | รวมกระแสฮาร์มอนิกจาก VFD |
| ระยะห่างระหว่างตัวเก็บประจุ | ≥ 25 มม. | เพื่อการพาความร้อนตามธรรมชาติ |
| การลดพิกัดอุณหภูมิ | ลดกระแสริปเปิล 10% ทุก 5°C ที่เกิน 45°C | ใช้แนวทางลดพิกัดทั่วไปของอุตสาหกรรม |
การติดตั้งและการทดสอบหลังเดินระบบ
การวางคาปาซิเตอร์ในตู้ต้องให้ช่องว่างระหว่างแถวไม่น้อยกว่า 25 มม. และไม่ติดผนังตู้ด้านหลัง ควรติดตั้งไว้ส่วนล่างของตู้เพื่อให้อากาศร้อนลอยขึ้นผ่านช่องระบายด้านบน หากพื้นที่จำกัด ให้ใช้พัดลมระบายอากาศแบบบังคับด้วยอัตราการไหลอย่างน้อย 5 ลูกบาศก์เมตรต่อนาทีต่อทุก 100 kVAr ที่ติดตั้ง
หลังเดินระบบ ควรบันทึกค่าต่อไปนี้ในชั่วโมงทำงานปกติ: อุณหภูมิผิวคาปาซิเตอร์ด้วยเทอร์โมมิเตอร์อินฟราเรด กระแสแต่ละเฟสด้วยแคลมป์มิเตอร์ และแรงดันที่ขั้ว หากอุณหภูมิผิวสูงกว่าอุณหภูมิแวดล้อมเกิน 15°C แสดงว่ากระแสริปเปิลสูงเกินที่คำนวณไว้ ต้องตรวจสอบฮาร์มอนิกด้วยเครื่องวัดคุณภาพกำลังไฟฟ้า และพิจารณาเพิ่มดีจูนรีแอกเตอร์หรือลดจำนวนชุดที่ทำงานพร้อมกัน
ทดสอบซ้ำทุก 6 เดือนเพื่อดูแนวโน้มการเสื่อมของ ESR ก่อนที่คาปาซิเตอร์จะบวมหรือเปิดวงจร เกณฑ์ที่ใช้ได้จริงคือเปลี่ยนเมื่อ ESR เพิ่มขึ้นเกิน 20% จากค่าที่วัดได้ครั้งแรก หรือเมื่ออุณหภูมิผิวเพิ่มขึ้นเกิน 8°C จากค่าเริ่มต้นที่โหลดเท่ากัน