Como a dependência da temperatura do valor da capacitância de um capacitor afeta o ponto de sintonia de um circuito de filtro desafinado?

Nas redes elétricas industriais modernas, o circuito de filtragem desequilibrado é o mecanismo de defesa crucial contra interferências harmônicas e garante a operação estável do sistema de compensação de potência reativa. Seu princípio fundamental é sintonizar deliberadamente o circuito do capacitor em série com um indutor para um ponto não ressonante inferior à frequência harmônica principal da rede elétrica, evitando assim a ressonância paralela e absorvendo com segurança parte da corrente harmônica. No entanto, um fator chave que muitas vezes é esquecido é que o valor da capacitância do capacitor não é um valor constante; ele irá flutuar devido a mudanças na temperatura operacional do capacitor. Este desvio sutil é suficiente para alterar silenciosamente o ponto de sintonia de todo o circuito de filtragem, criando um risco potencial à segurança para a compensação de potência reativa subsequente.

Nas redes elétricas industriais modernas, o circuito de filtragem desequilibrado é o mecanismo de defesa crucial contra interferências harmônicas e garante a operação estável do sistema de compensação de potência reativa. Seu princípio fundamental é sintonizar deliberadamente o circuito do capacitor em série com um indutor para um ponto não ressonante inferior à frequência harmônica principal da rede elétrica, evitando assim a ressonância paralela e absorvendo com segurança parte da corrente harmônica. No entanto, um fator chave que muitas vezes é esquecido é que o valor da capacitância do capacitor não é um valor constante; ele irá flutuar devido a mudanças na temperatura operacional do capacitor. Este desvio sutil é suficiente para alterar silenciosamente o ponto de sintonia de todo o circuito de filtragem, criando um risco potencial à segurança para a compensação de potência reativa subsequente.

Para entender o efeito da temperatura operacional no valor da capacitância de um capacitor, primeiro precisamos revisar a fórmula de cálculo do ponto de sintonia, que é a frequência de ressonância fr = 1 / (2π√(LC)). Aqui, L é o valor fixo da indutância do indutor e C é o valor da capacitância do capacitor. Esta fórmula mostra claramente que a frequência de ressonância é inversamente proporcional à raiz quadrada do valor da capacitância. Qualquer ligeira alteração no valor da capacitância levará diretamente a uma alteração na frequência de ressonância. O material dielétrico do capacitor, como o filme de polipropileno metalizado, sofrerá alterações perceptíveis em sua constante dielétrica devido à temperatura ambiente e ao aumento de sua própria temperatura de trabalho. Quando a temperatura ambiente aumenta ou o capacitor gera calor devido a perdas internas, o valor da capacitância do capacitor geralmente apresenta um desvio negativo (uma diminuição no valor da capacitância). De acordo com a fórmula, uma diminuição no valor da capacitância resultará em um aumento na frequência de ressonância, fazendo com que o ponto de sintonia de todo o circuito de filtragem desafinado “desvie” para uma frequência mais alta.

Os riscos do sistema trazidos pela deriva dos pontos de ajuste

Este desvio aparentemente insignificante no ponto de ajuste pode potencialmente desencadear uma série de reações em cadeia e representar riscos potenciais na operação real. A situação mais grave é que, se o projeto original do capacitor definir o ponto de sintonia em 189 Hz para evitar o 5º harmônico de 250 Hz, mas devido à diminuição do valor da capacitância do capacitor causada pelo aumento da temperatura, o ponto de sintonia pode flutuar inesperadamente para mais perto de 230 Hz ou até mais. O desvio do ponto de sintonia aumenta significativamente a impedância do circuito perto da frequência do 5º harmônico, o que não apenas enfraquece o efeito de filtragem do circuito de filtro desafinado, mas, mais perigosamente, aumenta muito o risco de ressonância paralela entre este circuito de filtro desafinado e os harmônicos de fundo da grade. Uma vez que a ressonância ocorre, a corrente harmônica que flui através do capacitor e do indutor será fortemente amplificada, resultando em sobrecorrente e sobretensão severas, causando superaquecimento do equipamento, mau funcionamento ou danos aos dispositivos de proteção e exacerbando a distorção da forma de onda da tensão da rede. A ressonância não pode ser ignorada, pois pode eventualmente forçar o desligamento de todo o sistema de compensação de potência reativa, afetando a continuidade da produção.

Solução robusta da Geyue Electric para variação de temperatura

A Geyue Electric tem um conhecimento profundo dos graves desafios que os componentes elétricos enfrentam em condições reais de trabalho. Portanto, consideramos a robustez na resposta às mudanças ambientais como um dos princípios fundamentais no design de produtos. Nossa solução de compensação de potência reativa de baixa tensão dá ênfase especial à resolução dos riscos provocados pela variação de temperatura no nível dos componentes. A baixa tensão de alto desempenhoSérie BSMJeSérie BSMJ(Y)Os capacitores shunt que usamos apresentam dielétricos de filme metalizado avançados com excelente estabilidade de temperatura e processos de fabricação meticulosos. A taxa de mudança no valor da capacitância dentro de toda a faixa de temperatura operacional é controlada em um nível extremamente baixo, minimizando a amplitude do desvio do ponto de sintonia da própria fonte. Ao mesmo tempo, nosso módulo de compensação de filtragem fora de fase tem seus indutores projetados e combinados com precisão, garantindo que a frequência de sintonia de todo o sistema possa ser travada de forma estável dentro da faixa segura sob o aumento esperado da temperatura operacional. Escolher as soluções de compensação de potência reativa da Geyue Electric significa que você está obtendo não apenas um conjunto de equipamentos, mas também uma garantia confiável que permanece estável e confiável diante de condições de trabalho complexas. Estamos comprometidos em construir uma compensação de energia reativa verdadeiramente sólida e confiável e uma barreira de defesa harmônica para sua rede elétrica por meio de tecnologias de dispositivos sólidos e design geral do sistema, garantindo o fornecimento de energia contínuo e puro para sua produção. Se o seu projeto requer uma solução robusta de compensação de potência reativa, não hesite em entrar em contatoinfo@gyele.com.cn.