अभिक्रियाशील शक्ति क्षतिपूर्ति उपकरणों की वर्तमान विकास स्थिति

क्षतिपूर्ति उपकरणों में वर्तमान में उपयोग किए जा रहे लघु-वोल्टेज शक्ति संधारित्र सभी धातुकृत संधारित्र हैं। धातुकृत संधारित्र कॉम्पैक्ट, लागत प्रभावी होते हैं और स्व-उपचार गुण प्रदर्शित करते हैं; इसलिए, इन्हें व्यापक रूप से अपनाया गया है।

धातुकृत संधारित्रों की इलेक्ट्रोड प्लेट्स में नैनोमीटर स्तर की मोटाई वाली वैक्यूम-वाष्पित एल्युमीनियम फिल्मों का उपयोग किया जाता है। एल्युमीनियम की परत अत्यधिक पतली होने के कारण, जब रोधी फिल्म में दोषों के कारण स्थानीय स्तर पर भंग होने (डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन) की समस्या उत्पन्न होती है, तो दोष के चारों ओर मौजूद एल्युमीनियम फिल्म वाष्पित हो जाती है, जिससे लघुपथन (शॉर्ट सर्किट) की खराबी से बचा जा सके। इस घटना को स्व-उपचार प्रभाव (सेल्फ-हीलिंग इफेक्ट) कहा जाता है।

धातुकृत संधारित्रों की इलेक्ट्रोड लीड-आउट प्रक्रिया में, वाइंडिंग के बाद कोर तत्व के दोनों सिरों पर एक धात्विक चालक परत को स्प्रे करना शामिल है, उसके बाद चालक परत पर लीड तारों को सोल्डर किया जाता है। चूंकि इलेक्ट्रोड प्लेट की धारा तत्व के केंद्र से दोनों सिरों की ओर प्रवाहित होती है, और इलेक्ट्रोड प्लेट की एल्यूमिनियम फिल्म बहुत पतली होती है, जिसके कारण प्रतिरोधी हानियां अपेक्षाकृत अधिक होती हैं, इसलिए प्रतिरोधी हानियों को कम करने के लिए कोर तत्व को छोटे और मोटे आकार में वाइंड करना वांछनीय होता है। इसके विपरीत, चूंकि अत्यंत पतली एल्यूमिनियम फिल्म इलेक्ट्रोड प्लेट की यांत्रिक शक्ति सीमित होती है, अतः अंतिम चालक परत और इलेक्ट्रोड प्लेट के बीच एक मजबूत कनेक्शन स्थापित नहीं किया जा सकता। जब कोर तत्व गर्म होने के कारण असमान रूप से विकृत होता है, तो अंतिम चालक परत और इलेक्ट्रोड प्लेट के बीच स्थानीय स्तर पर अलगाव आसानी से हो जाता है, जिससे खराबी उत्पन्न होती है। इस दृष्टिकोण से, कोर तत्व को पतले और लंबे आकार में वाइंड करना अधिक उपयुक्त होता है।

धातुकृत शक्ति संधारित्रों में दो संरचनात्मक प्रकार होते हैं: आयताकार और बेलनाकार। आयताकार संधारित्रों के अंदर कोर तत्व पतले होते हैं और समानांतर में व्यवस्थित होते हैं, जिससे वे सामान्य अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त होते हैं। बेलनाकार संधारित्रों के अंदर कोर तत्व छोटे और मोटे होते हैं, जो श्रेणीक्रम में जुड़े होते हैं, जिससे वे गंभीर हार्मोनिक्स वाले वातावरण के लिए उपयुक्त होते हैं।

धातुकृत संधारित्रों के संचालन के दौरान होने वाली प्राथमिक समस्या धारिता में कमी है। सभी धातुकृत संधारित्रों में समय के साथ स्व-उपचार प्रक्रिया के कारण धारिता में कमी आती है, हालांकि इसकी मात्रा भिन्न-भिन्न होती है। कुछ कम गुणवत्ता वाले संधारित्रों में यह भी विफलताएं देखी जा सकती हैं कि अंतिम चालक परत इलेक्ट्रोड प्लेट से अलग हो जाती है, जिसके परिणामस्वरूप धारिता अपने नामित मान के आधा, एक तिहाई या फिर शून्य तक कम हो जाती है। एक ही ब्रांड के संधारित्रों के लिए, एकल इकाई की धारिता जितनी अधिक होगी, कोर तत्व उतना ही लंबा और उसका व्यास भी मोटा होगा। एक लंबा तत्व प्रतिरोधी नुकसान में वृद्धि करता है, जबकि एक मोटा तत्व अंतिम सतह पर चालक परत के अधिक क्षेत्रफल और तत्व के आंतरिक और बाहरी हिस्सों के बीच तापमान में अधिक अंतर पैदा करता है, जिससे चालक परत इलेक्ट्रोड प्लेट से अलग होने की संभावना अधिक हो जाती है। इसलिए, एकल बड़ी धारिता वाले संधारित्र का उपयोग करना कई छोटे संधारित्रों को समानांतर में उपयोग करने की तुलना में कम विश्वसनीय होता है। धातुकृत संधारित्रों में लघुपथ और विस्फोट की विफलताएं कम देखने को मिलती हैं।

सबसे पहले प्रतिक्रियाशील शक्ति क्षतिपूर्ति नियंत्रक, शक्ति गुणक नियंत्रण पर आधारित थे; ये नियंत्रक आज भी अपनी कम लागत के कारण उपयोग में हैं। हालांकि, शक्ति गुणक के आधार पर नियंत्रण करने से हल्के भार दोलन (light load oscillation) की समस्या उत्पन्न होती है। उदाहरण के लिए: एक क्षतिपूर्ति उपकरण में, सबसे छोटे संधारित्र की रेटिंग 10 Kvar है, भार की प्रेरक प्रतिक्रियाशील शक्ति 5 Kvar है और शक्ति गुणक 0.5 पीछे (lagging) है। इस स्थिति में, संधारित्र को चालू करने से शक्ति गुणक 0.5 आगे (leading) हो जाता है; संधारित्र को बंद करने से शक्ति गुणक 0.5 पीछे हो जाता है। परिणामस्वरूप, दोलन प्रक्रिया अनिश्चित काल तक जारी रहेगी।

आधुनिक प्रतिक्रियाशील शक्ति क्षतिपूर्ति नियंत्रक प्रतिक्रियाशील शक्ति के आधार पर काम करते हैं, जिसके लिए सेटिंग फ़ंक्शन की आवश्यकता होती है, जो क्षतिपूर्ति उपकरण के भीतर संधारित्र की रेटिंग कॉन्फ़िगर करने की अनुमति देता है। यह भार की प्रतिक्रियाशील शक्ति के अनुसार संधारित्र को स्विच करने में सक्षम बनाता है, जिससे हल्के भार दोलन की घटना समाप्त हो जाती है।

लगातार तकनीकी प्रगति के साथ, प्रतिक्रियाशील शक्ति संपन्जन नियंत्रकों के अतिरिक्त कार्यों में वृद्धि हुई है, जिनमें डेटा संग्रहण, डेटा संचार, तरंग गुणों का पता लगाना, शक्ति मापन आदि शामिल है। नियंत्रण घटकों ने अपने आरंभिक छोटे पैमाने पर एकीकृत परिपथों से विकास किया है, 8-बिट माइक्रोकंट्रोलर्स, फिर 16-बिट माइक्रोकंट्रोलर्स, उसके बाद 16-बिट डीएसपी और अंततः 32-बिट माइक्रोकंट्रोलर्स तक। वर्तमान में, 32-बिट माइक्रोकंट्रोलर्स की कीमत गिरकर प्रति इकाई मात्र 30 युआन से अधिक रह गई है, जिसका कंट्रोलर्स की हार्डवेयर लागत पर न्यूनतम प्रभाव पड़ता है। उनका प्रदर्शन 8-बिट माइक्रोकंट्रोलर्स से 100 गुना से अधिक बेहतर है। व्यापक अपनाने की मुख्य बाधा उच्च तकनीकी विकास जटिलता है।

प्रतिक्रियाशील शक्ति संतुलन उपकरणों के लगातार प्रसार के साथ, संतुलन उपकरणों का अन्य उपकरणों के साथ एकीकरण एक अनिवार्य प्रवृत्ति बन गई है। उदाहरण के लिए, मीटरिंग बॉक्स, स्विच बॉक्स और समान उपकरणों के साथ संतुलन उपकरणों का एकीकरण। एकीकृत उपकरण लागत को कम कर सकते हैं, स्थान बचा सकते हैं, वायरिंग को कम कर सकते हैं और रखरखाव कार्यभार को कम कर सकते हैं। एकीकृत उपकरणों के डिज़ाइन और निर्माण में कोई तकनीकी चुनौतियाँ नहीं हैं; हालांकि, समेकित मानकों की अनुपस्थिति के कारण, निर्माता केवल आदेशों के आधार पर उत्पादन की व्यवस्था कर सकते हैं।