2tom074

3. APARATY ELEKTRYCZNE 150

krawędziach okładzin. W przypadku kondensatorów jako wielkość charakterystyczną przyjęto podawać średnią wartość natężenia pola między okładzinami obliczaną jako £_av = U_N/d, gdzie: U_N — napięcie znamionowe zwijki, d — grubość izolacji. Od wartości natężenia pola zależą: ilość dielektryka, masa i koszt jednostkowy kondensatora. Jednostkowa gęstość mocy biernej — kvar/m³ i energii — J/m³ są wprost proporcjonalne, a jednostkowy koszt i masa — kg,/m³ są odwrotnie proporcjonalne do kwadratu natężenia pola. We współcześnie produkowanych kondensatorach prądu przemiennego stosowane natężenia pola dochodzą do 60 V/pm. W kondensatorach na napięcie stałe i kondensatorach impulsowych natężenia pola elektrycznego są jeszcze większe i w niektórych przypadkach (w kondensatorach impulsowych) przekraczają 200 V/gm.

— ~C_r

Rys. 3.65. Dielektryk z wtrąciną gazową (a) i jego schemat zastępczy (b) C_w pojemność wtrąciny,

C, — pojemność szeregowa.

C._r pojemność równoległa,

/ — dielektryk, 2 wtrącina

Wytrzymałość elektryczna kondensatorów jest głównie związana z występowaniem w izolacji wyładowań niezupełnych — wnz. Powstanie i rozwój wnz mogą być powodowane niejednorodnością pola przy krawędziach okładzin. Lokalne zwiększenie natężenia pola elektrycznego może wystąpić między okładzinami wskutek istnienia wtrącin metalicznych. Wyładowania powstają i rozwijają się wc wtrącinach gazowych izolacji (rys. 3.65). Wtrąciny te są rezultatem niestarannego procesu technologicznego, mogą również pojawić się w wyniku rozkładu dielektryków stałych i ciekłych pod wpływem lokalnie występujących dużych natężeń pola elektrycznego. W izolacji uwarstwionej wtrąciny gazowe są elektrycznie bardziej naprężane niż inne dielektryki — przy napięciach przemiennych wskutek mniejszej wartości przenikalności elektrycznej, przy napięciach stałych zaś — wskutek większej rezystywności. W kondensatorach prądu przemiennego bardziej są naprężane warstwy syciwa niepolarnego, w kondensatorach prądu stałego natomiast — warstwy folii.

Postęp w dziedzinie materiałów i technologii kondensatorów wyraża się m.in. zwiększeniem stosowanych natężeń pola w izolacji, a co za tym idzie zmniejszeniem jednostkowego zużycia materiałów, przy zachowaniu założonych parametrów jakości i trwałości kondensatorów. Na rysunku 3.66 pokazano zmiany wskaźnika masy jedno-

Rys. 3.66. Jednostkowy wskaźnik masy kondensatorów elektroenergetycznych w latach 1960 1990

stkowej kondensatorów do poprawy współczynnika mocy w ostatnich trzydziestu latach. Przebieg tego wykresu odpowiada kolejnym jakościowym zmianom izolacji kondensatorów, takim jak wprowadzenie syciwa PCB w miejsce oleju mineralnego, wprowadzenie folii PP w układzie mieszanym z papierem kondensatorowym, zwiększenie udziału folii itp.

Współczesne kondensatory wysokonapięciowe charakteryzują się wskaźnikami: 01 kg/kvar i ok. 0,1 W/kvar strat. W tych kondensatorach postęp w dziedzinie konstrukcji jest skierowany na wyeliminowanie papieru, wprowadzanie niskostrat-nych, stabilnych folii syntetycznych, odpowiedniej struktury folii umożliwiającej jej skuteczne nasycanie oraz biodegradalnych i ekologicznie obojętnych syciw kondensatorowych.

a)

V:
	W7ŻA

b)

MP

PP

MP

PP

C)

| MP

Y/////}///App

mmm*

i y///'////App

d)

WWS/A*'

Y/ ,    ;:/\mpp

Y?/// ; -f¹ /\mpp

Rys. 3.67. Układy dielektryków w zwijkach kondensatorów: a) okładziny z folii aluminiowej; b, c, d) okładziny metalizowane

Inaczej ukierunkowuje się postęp w technologii kondensatorów niskonapięciowych (na napięcia znamionowe do 660 V). Nie udaje się tu zmniejszyć łącznej grubości izolacji poniżej pewnych technologicznych wartości. Stąd tendencje do stosowania tanich dielektryków nienasyconych.

Natomiast w kondensatorach wprowadza się często okładziny metalizowane (rys. 3.67). Okładziny metalizowane nic tylko umożliwiają zmniejszenie wymiarów

a)    b)

Rys. 3.6S. Samorcgcncracja dielektryka metalizowanego: a) przebicie dielektryka; b) układ izolacyjny po .samorcgcncracji

kondensatorów, ale też w istotny sposób zwiększają ich trwałość i zmniejszają ilość usterek produkcyjnych, dzięki zdolności do samoregeneracji. Przebicie izolacji między okładzinami powoduje bowiem — wskutek cieplnego i dynamicznego działania tuku elektrycznego — eliminację warstwy metalizacji wokół miejsca przebicia i odtworzone odpowiedniej izolacji między okładzinami, tzw. samoregenerację. Pokazano to na rys. 3.68.

3.10.4. Kondensatory małej mocy

D° kondensatorów małej mocy — do ok. 1 kvar — zalicza się: kondensatory do lamp wyładowczych; kondensatory do silników;

kondensatory dla energoelektroniki, tzw. kondensatory energoelcktroniczne.

W obwodach lamp wyładowczych instaluje się szeregowo lub równolegle kondensatory do indywidualnej kompensacji mocy biernej. Kompensacja szeregowa jest stosowa-