Reaktyviosios galios kompensavimo įrenginių dabartinė plėtros būklė

Kompensavimo įrenginiuose šiuo metu naudojami žemos įtampos elektros kondensatoriai yra tik metalizuoti kondensatoriai. Metalizuoti kondensatoriai yra kompaktiški, kainos efektyvūs ir turi savižalos savybes; todėl jie yra plačiai naudojami.

Metalizuotų kondensatorių elektrodų plokštelės sudarytos iš nanometrinio storio vakuumu garintų aliuminio plėvelių. Dėl aliuminio plėvelės labai mažo storio, kai dielektriko plėvelę dėl defektų vietomis pramuša, aplink defektą esanti aliuminio plėvelė išgaruoja, todėl pašalinamas trumpojo jungimo gedimas. Šis reiškinys vadinamas savižalos efektu.

Metalizuotų kondensatorių elektrodų išvadų procesas apima metalinio laidžio sluoksnio purškimą ant abiejų elementų galų po apvijos, o po to – išvadų laidų prilitavimą prie laidumo sluoksnio. Kadangi elektros srovė tekėja iš elemento centro link jo galų, o elektrodų aliuminio plėvelė yra labai plona, todėl turi santykinai didelius varžos nuostolius, todėl siekiant sumažinti varžos nuostolius, rekomenduojama vynioti elementą į trumpą ir stambų. Priešingai, kadangi labai plona aliuminio plėvelės elektrodo plokštė turi ribotą mechaninį stiprumą, tarp galinio laidumo sluoksnio ir elektrodo plokštės negalima sukurti tvirtos jungties. Kai pagrindinis elementas deformuojasi nevienodai dėl įšilimo, tarp galinio laidumo sluoksnio ir elektrodo plokštės gali atsirasti vietinis atsiskyrimas, dėl kurio kyla gedimų. Iš šios pusės, pageidautina vynioti pagrindinį elementą į liesą formą.

Metalizuoti galios kondensatoriai turi dvi konstrukcines rūšis: stačiakampius ir cilindrinius. Stačiakampių kondensatorių viduje esantys branduolinių elementų formos yra ilgos ir išdėstytos lygiagrečiai, todėl jie tinka bendrai paskirčiai. Cilindrinių kondensatorių viduje esantys branduolinių elementų formos yra trumpi ir stambūs, sujungti nuosekliai, todėl jie tinka aplinkoms, kuriose yra stiprių harmonikų.

Pagrindinė problema, kurią tenka susidurti su metalizuotų kondensatorių veikimo metu, yra talpos sumažėjimas. Visi metalizuoti kondensatoriai laikui bėgant patiria talpos sumažėjimą dėl savęs gydančio proceso, nors sumažėjimo laipsnis skiriasi. Kai kurie žemesnės kokybės kondensatoriai taip pat gali turėti gedimų, kai galinis laidus sluoksnis atsitrina nuo elektrodų plokštės, todėl talpa sumažėja iki pusės, trečdalio ar net iki nulio nominalios vertės. Vienodos prekės žymkės kondensatoriams, kuo didesnė vieno vieneto talpa, tuo ilgesnis yra branduolio elementas ir storesnis jo skersmuo. Ilgesnis elementas lemia didesnes aktyviasias galios kaitas, o storesnis elementas – didesnį laidaus sluoksnio plotą galinėje briaunoje ir didesnį temperatūros skirtumą tarp elemento vidinės ir išorinės dalies, dėl ko laidus sluoksnis tampa linkęs atsitrūkti nuo elektrodų plokštės. Todėl vieno didelės talpos kondensatoriaus naudojimas yra mažiau patikimas nei kelių mažesnių kondensatorių naudojimas lygiagrečiai. Metalizuoti kondensatoriai turi mažiau trumpųjų jungimų ir sprogimo gedimų.

Ankstyviausi aktyviųjų galios kompensavimo valdikliai buvo pagrįsti galios koeficiento valdymu; šie valdikliai išlieka naudojami iki šiol dėl jų mažos kainos. Tačiau valdant pagal galios koeficientą kyla problema dėl švelnaus apkrovos svyravimo. Pvz.: kompensavimo įrenginyje mažiausias kondensatoriaus galios rodiklis yra 10 Kvar, apkrovos indukcinė reaktyvioji galia yra 5 Kvar, o galios koeficientas atsilieka 0,5. Šiuo metu įjungus kondensatorių, galios koeficientas tampa operatyvus 0,5; išjungus kondensatorių, galios koeficientas vėl atsilieka 0,5. Taigi, svyravimo procesas tęsis neribotai.

Šiuolaikiniai reaktyviosios galios kompensavimo valdikliai veikia pagal reaktyviąją galią, todėl būtina nustatymo funkcija, leidžianti konfigūruoti kondensatoriaus galios rodiklį kompensavimo įrenginyje. Tai leidžia perjungti kondensatorius atsižvelgiant į apkrovos reaktyviąją galią, taip pašalinant švelnaus apkrovos svyravimo reiškinį.

Dėl nuolatinio technologinio progreso reaktyviosios galios kompensavimo valdiklių papildomos funkcijos vis labiau plečiasi, apimdamas duomenų saugojimą, duomenų ryšį, harmonikų aptikimą, galios matavimą ir pan. Valdymo komponentai vystėsi nuo pradinių mažųjų integruotųjų grandžių iki 8 bitų mikrovaldiklių, po to iki 16 bitų mikrovaldiklių, vėliau iki 16 bitų DSP, ir galiausiai iki 32 bitų mikrovaldiklių. Šiuo metu 32 bitų mikrovaldiklių kaina nukrito iki vos daugiau nei 30 juanų vienetui, todėl jų poveikis valdiklių aparatinės įrangos kainai yra minimalus. Jų našumas viršija 8 bitų mikrovaldiklių našumą daugiau nei 100 kartų. Pagrindinė kliūtis masiniam panaudojimui yra aukšta techninio vystymo sudėtingumo lygis.

Tuo pačiu metu nuolat plitę reaktyviosios galios kompensavimo įrenginiai, kompensavimo įrenginių integracija su kita įmone tapo neišvengiama tendencija. Pvz., kompensavimo įrenginių integracija su skaitiklių dėžutėmis, jungiklių dėžutėmis ir panašia įmone. Integruoti įrenginiai gali sumažinti išlaidas, sutaupyti vietos, sumažinti laidų skaičių ir aptarnavimo darbus. Integruotų įrenginių projektavimas ir gamyba techninių sunkumų nekelia; tačiau dėl vieningų standartų stokos gamintojai gali organizuoti gamybą tik pagal užsakymus.