Nuvarande utvecklingsstatus för reaktiv effekt-kompenseringsanordningar

De lågspänningskondensatorer som för närvarande används i kompenseringsanordningar är alla metalliserade kondensatorer. Metalliserade kondensatorer är kompakta, kostnadseffektiva och har självhälrande egenskaper; därför har de fått stort genomslag.

Elektrodplattorna i metalliserade kondensatorer består av vakuumavdunstade aluminiumfilmer med tjocklekar i nanometerskalan. På grund av den extrema tunnheten hos aluminiumfilmen, när dielektrikumfilmen genomgår lokal genombrytning orsakad av defekter, så avdunstar aluminiumfilmen som omger defekten, vilket förhindrar kortslutningsfel. Denna fenomen kallas för självhälrande effekt.

Elektrodförankringsprocessen för metalliserade kondensatorer innebär att en metallisk ledande lager sprutas på båda ändar av kärnelementet efter att det har lindats, följt av att anslutningstrådarna löds fast på det ledande lagret. Eftersom strömmen i elektroden flödar från mitten av elementet mot båda ändar, och aluminiumfilmen i elektroden är extremt tunn med relativt höga resistiva förluster, är det därför önskvärt att linda kärnelementet i en kort och tjock form för att minimera resistiva förluster. Omvänt, eftersom den extremt tunna aluminiumfilmelektroden har begränsad mekanisk hållfasthet, kan en fast förbindelse inte etableras mellan det ledande ändlagret och elektroden. När kärnelementet genomgår ojämn deformation på grund av uppvärmning uppstår lätt lokal lossning mellan det ledande ändlagret och elektroden, vilket orsakar fel. Ur detta perspektiv är det föredraget att linda kärnelementet i en smal och lång form.

Metalliserade kraftkondensatorer har två strukturella typer: rektangulära och cylindriska. Kärnelementen i rektangulära kondensatorer är smala och parallellt ordnade, vilket gör dem lämpliga för allmänna applikationer. Kärnelementen i cylindriska kondensatorer är korta och tjocka, seriekopplade, vilket gör dem lämpliga för miljöer med svåra harmoniker.

Det främsta problem som uppstår vid användning av metalliserade kondensatorer är en minskning av kapacitansen. Alla metalliserade kondensatorer upplever en minskning av kapacitans med tiden på grund av självhälrande processen, även om graden varierar. Vissa kondensatorer av lägre kvalitet kan också uppvisa fel där den ledande lagren i ändarna lossnar från elektrodplattan, vilket resulterar i kapacitansminskningar till hälften, en tredjedel eller till och med noll av den märkta kapacitansen. För kondensatorer från samma märke, ju större kapacitet en enskild enhet har, desto längre är kärnelementet och desto större är dess diameter. Ett längre element leder till ökade resistiva förluster, medan ett tjockare element orsakar en större ledande lagerarea på ändytan och en större temperaturskillnad mellan elementets inre och yttre, vilket gör att den ledande lagren lättare lossnar från elektrodplattan. Därför är det mindre tillförlitligt att använda en enda kondensator med stor kapacitet än att använda flera mindre kondensatorer kopplade parallellt. Metalliserade kondensatorer uppvisar färre kortslutnings- och explosionsfel.

De första reaktiv effekt kompensationsregulatorerna var baserade på effektfaktorstyrning; dessa regulatorer används fortfarande idag på grund av sina låga kostnader. En styrsignal baserad på effektfaktorn leder dock till problemet med lättlastoscillation. Till exempel: i en kompenseringsenhet är den minsta kondensatorns märkeffekt 10 kvar, lastens induktiva reaktiv effekt är 5 kvar och effektfaktorn är efter 0,5. I detta läge gör tillskott av en kondensator att effektfaktorn blir för 0,5; bortkoppling av kondensatorn gör att effektfaktorn blir efter 0,5. Således kommer oscillationsprocessen att fortsätta i all oändlighet.

Modern reaktiv effekt kompensationsregulatorer arbetar baserat på reaktiv effekt, vilket kräver en inställningsfunktion som tillåter konfigurering av kondensatorns märkeffekt inom kompenseringsenheten. Detta gör det möjligt att koppla in/ur kondensatorer beroende på lastens reaktiv effekt, vilket eliminerar fenomenet lättlastoscillation.

Med ständig teknologisk utveckling har de ytterligare funktionerna hos reaktiv effektkompenseringsregulatorer ökat i omfattning, inklusive data lagring, datakommunikation, harmonisk detektion, effektmätning och så vidare. Styrenheterna har utvecklats från ursprungliga små integrerade kretsar till 8-bitars mikrokontrollern, sedan till 16-bitars mikrokontrollern, följt av 16-bitars DSP:er och slutligen till 32-bitars mikrokontrollern. För närvarande har priset på 32-bitars mikrokontrollern sjunkit till bara över 30 yuan per enhet, vilket har en minimal påverkan på regulatorernas hårdvarukostnader. Dess prestanda överträffar 8-bitars mikrokontrollern med mer än 100 gånger. Den främsta barriären för allmän användning är den höga tekniska utvecklingskomplexiteten.

Med den fortsatta spridningen av reaktiv effektkompenseringsutrustning har integreringen av kompenseringsutrustning med annan utrustning blivit en oundviklig trend. Till exempel integrering av kompenseringsutrustning med mätarskåp, strömbrytarskåp och liknande utrustning. Integrerade enheter kan minska kostnader, spara plats, minimera kablage och minska underhållsarbetet. Konstruktion och tillverkning av integrerade enheter innebär inga tekniska utmaningar; dock, på grund av bristen på enhetliga standarder, kan tillverkare endast organisera produktionen utifrån beställningar.