Конструкция и производство на MKP кондензатори за компенсиране на коефициента на мощността в мрежите с ниско напрежение (до 1 кВ)

За качеството на кондензаторите ZEZ SILKO в контекста на евтините изделия от Азия

Въведение
Фирмата ZEZ SILKO s. r. o. (Жамберк, Чешка република) – е отдавна и добре известен в Европа и на другите континенти чешки производител на силови кондензатори. Кондензаторите на този завод се прилагат преди всичко в енергетиката, транспортната техника, при индукционно нагряване и топене, и в много други отрасли на промишлеността, включително в такива прецизни отрасли като ядрените изследвания (доставка на силови кондензатори ZEZ SILKO в CERN (Swiss).

В дейността си фирмата се базира на 80-годишната традиция на това производство в Чехия, което започва с лиценза на фирмаMICAFIL (France) през 1934 година и се развива, особено в последните 25 години, до съвременно производство, оборудвано с най-съвременното оборудване от известни световни производители на намотъчно, механично и автоматично оборудване за всички отговорни операции по производството на кондензатори. Технологичното оборудване от висш клас в съчетание с прилагането на материали и компоненти от най-добрите производители, а също така и опитният колектив от конструктори, осигуряват в процеса на производство много висок процент на изхода от висококачествени изделия (кондензатори и дросели), което позволява да се избегнат производствените загуби по контрола в процеса на производството или за коригиране на допуснатите отклонения или за бракуване поради несъответствие – по такъв начин се постига висока ефективност на производството. Девизът на фирмата, който съдържа нейната философия, «ZEZ SILKO – повече от един добър партньор...» - това не е случаен романтичен набор от красиви думи, а съвършено конкретна, макар и неочевидна формулировка на прагматичния подход, където основно понятие се явява «повече от», в което се крие същността на главната идея за гарантиране на висока устойчивост, надеждност и дълготрайност. Гарантирането на тези качества по замисъла на конструкторите на ZEZ SILKO ще гарантира на всеки един клиент комфортно прилагане на тези чешки изделия при всякакви възможни условия на експлоатация във всяка една точка от земното кълбо, при каквито и да било условия на околната среда и състоянието на мрежите и контурите. При разработването на нови изделия на фирмата се изхожда не само от опита, получен в хода на експлоатация на кондензаторите, изучаването опите на конкуренцията, но преди всичко от идеите на собствения отдел на фирмата за изследвания и разработки. Тези идеи се базират на резултатите от изпитанията и проверките за устойчивост, както на краткосрочните така и на дългосрочните, провеждани както в собствената изследователска лаборатория, така и в независими външни лаборатории.

На клиента резултатите от типовите и приемо-предавателните изпитвания се предоставят по негово желание.

В процеса на проектиране и конструиране на нов кондензатор е необходимо правилно да се определи и да се вземат предвид многото фактори, които влияят на качеството и дълготрайността на изделието. Тази статия има за цел да запознае читателя с този опит и знания, получени както в процеса на проектиране, така и в процеса на производство на кондезнатори от типа МКР, и релизираните с цел гарантиране на максимално възможното качество на собствените изделия.

В статията читателят ще открие снимки, където като примери са показани резултатите от неправилната конструкция или отклонение от технологията при производството от някои съвременни производители на кондензатори. Тези нарушения са подбрани в качеството им на примери именно поради това, че те не се явяват случайни, притежават признаците на системно недоработване в технологията на производство. Наименованията на компаниите – производители не се посочват, тъй като антирекламата не е цел на тази статия.

Също така не се разглеждат различните съзнателни отклонения на някои производители от известните правила на изчисляване на кондензаторите по отношение прилагането им, като например, на по-тънък диелектрик. Такива трикове като че ли не се явяват директно нарушение на технологията, позволяват да се предложи по-евтин кондензатор, но затова пък «допълнително» се предлага още и широколентов дросел, без който прилагането на такъв «нежен» кондензатор е възможен единствено в мрежа с идеална синусоида, без претоварвания и хармоници, което е възможно единствено на теория.

Секция
Главна част на кондензатора се явява капацитивната секция. Нейните свойства се явяват един от ключовите фактори за високата надежност и дълготрайност. Секцията стандартно се изработва от намотката на два пласта метализирано във вакуум полипропиленово фолио. Като материал за метализацията по принцип служи Zn, сплав ZnAl или Al . Фолиото се прилага различно по отношение на дебелина и ширина в зависимост от номиналното напрежение и необходимата мощност на кондензатора. Дебелината на полипропиленовото фолио обичайно е в границите от 5 до 10 µm, ширината в повечето случаи - от 37,5 mm до 100 mm. Съществено условие за качествен кондензатор се явява използването на качествени полипропиленови фолиа от известни проверени производители. Естествен елемент от гарантирането на качеството по тази позиция се явяват входните изпитвания и наличието на сертификат за качество, предоставяно от производителите на такова фолио. Освен това, важна роля в производството на кондензатори играят съвременното намотъчно оборудване, оптималните работни условия и съблюдаването на изискванията за чистота, температура и влажност на въздуха на работните помещения, и безупречната, отработена до най-дребни детайли технология на производство на целия кондензатор.

След намотката на секцията следва операцията на шопиране. Тя се състои в нанасянето на тънък слой метал - цинк на двете крайни страни на секцията. Тези шопирани площадки обезпечават електрическия контакт на отделната секция в общата конструкция на кондензатора. После следват важни технологически операции по температурната стабилизация на секцията, закаляване и последващи контролни измерения на съответствието на капацитета и tg d.

Свързване, съединяване, запояване
Съединяването на секциите във възел се реализира чрез медни проводници. Обичайно три секции се включват в триъгълник. Самата операция по съединяване на секциите, тоест запояването на проводниците на шопираните крайни страни на секциите, също така е много важна операция. При тази операция съществува опасността от топлинно увреждане на секцията и обратно, при недостатъчно добре запоено съединение е възможна опасността от възникването на така наречените студени съединения, поради това дадената операция трябва да бъде изпълнена точно в необходимия режим на запояване. Сечението на проводниците е необходимо да бъде разчетено с оглед не само на номиналния ток ( I = 2 πf C U ), но и с оглед на възможното увеличение на тока вследствие наличието в реалната мрежа на по-високи хармоници. Изходящите проводници, които се извеждат на клемата, имат така наречения експлозивен предпазител. Той трябва безопасно да изключи кондензатора в случай на аварийна ситуация или недопустимо претоварване. По същество става дума за точно определено механично отслабване (свиване) на проводника, което в процеса на производство трябва да бъде извършено с висока точност, за да бъде обезпечено неговото надеждно и правилно сработване в нужния момент.

Монтаж в корпуса, импрегнация
Готовата връзка на секциите след това се поставя заедно с изолацията в алуминиевия корпус. На специализирано устройство се поставя жлеб за безопасност на корпуса и фиксиране на капака с проходен изолатор към корпуса. Подготвените по този начин кондензатори се отвеждат за сушене и вакуумиране. Непосредствено след тези операции следва запълването на кондензаторите с нелетлив газ - азот. Поредното неизменно условие за производството на кондензатори запълнени с газ, се явява изключителната херметичност на корпуса на кондензатора. Затова следващата операция се явява 100%-на проверка на всички произведени кондензатори на специално оборудване - определител на нехерметичността. Това устройство може с изключително висока чувствителност да открие всяка микроскопична нехерметичност. Само такава, осигурена по най-добрия начин, висока технология позволява да се произвеждат кондензатори, запълнени с газ.

Накрая на кондензатора се поставят разрядни резистори и кондензаторът преминава изпитване съгласно стандартите на IEC (EN).

ZEZ SILKO