Конденсаторы для подавления искровых разрядов и дуг: как повысить надёжность электрооборудования

Конденсаторы помогают подавлять искровые разряды и дуги, но само устройство защиты должно быть надёжным в течение всего срока службы. Надёжность электрооборудования зависит от того, насколько правильно выбраны тип конденсатора, его рабочее напряжение и температурный режим. В современной аппаратуре на одно из определяющих общую надёжность изделия мест вышли электролитические конденсаторы.

Ресурс электролитических конденсаторов

Самые распространённые в настоящее время недорогие алюминиевые электролитические конденсаторы при температуре +85 °С имеют ресурс от 2000 до 5000 ч работы. Этот ресурс ограничивает срок службы цепей, в которых конденсатор постоянно находится под напряжением, в том числе цепей искрогашения. При выборе такого конденсатора для защиты контактов важно учитывать, что его ресурс при +85 °С составляет от 2000 до 5000 ч, и предусматривать запас или замену.

Частичные разряды в высоковольтных электролитических конденсаторах

Частичные разряды являются первопричиной и основным источником опасности катастрофических отказов алюминиевых электролитических конденсаторов. При повышенных рабочих температурах граничное напряжение возникновения частичных разрядов ещё значительно снижается — на 10–15%. Поэтому высоковольтный электролитический конденсатор в цепи подавления искры должен работать с запасом по напряжению и с учётом нагрева.

Искрогасящие цепи защиты

Искрогасящие цепи защиты находятся длительное время под рабочим напряжением, в результате чего надёжность цепи защиты со временем падает. Это означает, что конденсатор в такой цепи испытывает постоянную электрическую нагрузку, а не только кратковременные импульсы при коммутации. Для повышения надёжности электрооборудования искрогасящую цепь следует рассматривать как расходуемый элемент с ограниченным ресурсом.

Металлопленочные конденсаторы и частичные искровые разряды

Нарушения однородности электрического поля из-за увеличения Е у выступов металлизации приводят к локальным разогревам, ионной поляризации плёнки и истечению зарядов, которое при определённых условиях переходит в частичные искровые (коронные) разряды, разрушающие диэлектрик. Это показывает, что подавление искровых разрядов зависит не только от схемы, но и от конструкции самого конденсатора. Средний срок службы силовых металлопленочных конденсаторов ведущих европейских компаний, соответствующий 0,3% интенсивности отказов, составляет не менее 100 000 часов.

Практические выводы

Для повышения надёжности электрооборудования конденсаторы в цепях подавления искровых разрядов и дуг следует выбирать с учётом ресурса при рабочей температуре, запаса по напряжению относительно границы частичных разрядов и конструкции, устойчивой к локальным разрядам. Алюминиевые электролитические конденсаторы при +85 °С имеют ресурс от 2000 до 5000 ч, а при повышенной температуре граничное напряжение частичных разрядов снижается на 10–15%. Металлопленочные силовые конденсаторы ведущих европейских компаний при интенсивности отказов 0,3% имеют средний срок службы не менее 100 000 часов, что делает их предпочтительными для длительно нагруженных цепей защиты.