خازن های آب خنک: سیستم ها، محدودیت های دما و داده های حرارتی

نتیجه گیری مستقیم: خازن های آب خنک با سیستم های گرمایش القایی (1-500 کیلوهرتز، 50-2000 کیلو ولت)، کوره های ذوب القایی (500 هرتز - 10 کیلوهرتز، 500-5000 کیلو ولت)، منابع تغذیه RF و تجهیزات با فرکانس بالا سازگار هستند. محدوده دمای کارکرد: آب ورودی 5-35 درجه سانتیگراد، خروجی حداکثر 40-55 درجه سانتیگراد. حداکثر درجه حرارت مورد: 85 درجه سانتیگراد. ظرفیت اتلاف حرارتی: 0.5-2.5 کیلو وات در هر کیلوVAR بسته به سرعت جریان خنک کننده (4-15 لیتر در دقیقه).

خازن های آب خنک برای کاربردهای با توان و فرکانس بالا که در آن خنک کننده هوا کافی نیست، مهندسی شده اند. این خازن ها با گردش آب دیونیزه شده از طریق لوله های خنک کننده داخلی، به چگالی جریان 3-5 برابر بیشتر از معادل های خنک شونده با هوا دست می یابند در حالی که دمای دی الکتریک را در محدوده ایمن حفظ می کنند. برای مشخصات فنی کامل و راهنمای سایز بندی به ادامه مطلب مراجعه کنید کاتالوگ محصولات خازن های آب خنک .

سیستم های صنعتی سازگار با خازن های آب خنک

خازن های آب خنک به عنوان اجزای راکتیو ضروری در مدارهای رزونانسی که توان راکتیو بیش از 100 کیلو ولت است، عمل می کنند. مقاومت سری معادل کم (ESR) و قابلیت جریان موج دار زیاد آنها را برای سیستم های زیر ضروری می کند:

منبع تغذیه گرمایش القایی

بخاری های القایی حالت جامد که در فرکانس 1-500 کیلوهرتز کار می کنند از خازن های آب خنک در مدار مخزن رزونانس خروجی استفاده می کنند. تنظیمات معمولی: رزونانس موازی (برای فلزات آهنی) یا رزونانس سری (برای غیر آهنی). محدوده توان سازگار: 10 کیلو وات تا 2000 کیلووات. سیستم ها شامل ایستگاه های سخت کاری سطحی، خطوط بازپخت و ماشین های لحیم کاری هستند. اندازه بانک خازن: 100-2000 کیلو ولت در 300-2000 VAC.

کوره های ذوب القایی

کوره های ذوب القایی بدون هسته (500 هرتز - 10 کیلوهرتز) برای تصحیح ضریب توان و تطبیق ولتاژ، خازن های خنک شده با آب نیاز دارند. ظرفیت های کوره: 50 کیلوگرم تا 30 تن. بانک های خازن در 400-3000 VAC، 500-5000 kVAR کار می کنند. سازگار با منابع تغذیه فرکانس متوسط (MF) از ABB، Inductotherm، Ajax Tocco و سازندگان داخلی.

تجهیزات جوشکاری فرکانس بالا

خطوط جوش لوله و لوله (200-800 کیلوهرتز) از خازن های آب خنک در شبکه های تطبیق امپدانس استفاده می کنند. کاربردهای خاص: آسیاب لوله ERW (200-200 کیلووات)، جوشکاری باله مارپیچی و آنیل کننده های درز. نیازهای خنک کننده: 8-12 لیتر در دقیقه در ورودی 20 درجه سانتیگراد دمای کیس را زیر 70 درجه سانتیگراد در چرخه کاری 100٪ حفظ می کند.

نوع تجهیزات	محدوده فرکانس	رتبه بندی kVAR معمولی	جریان خنک کننده مورد نیاز (L/min)
بخاری القایی (سخت شدن سطح)	10-200 کیلوهرتز	50-500 kVAR	4-8 لیتر در دقیقه در هر خازن
کوره ذوب القایی	500 هرتز - 10 کیلوهرتز	500-5000 kVAR	10-15 لیتر در دقیقه در هر واحد
ژنراتور برق RF	50 کیلوهرتز - 2 مگاهرتز	10-200 کیلو ولت	3-6 لیتر در دقیقه
جوشکار لوله ERW	200-800 کیلوهرتز	50-300 kVAR	8-12 لیتر در دقیقه
منبع تغذیه پلاسما	1-50 کیلوهرتز	100-1000 کیلو ولت	6-10 لیتر در دقیقه

محدودیت های دمای عملیاتی و مدیریت حرارتی

خازن های آب خنک از مواد دی الکتریک (پلی پروپیلن یا سرامیک) با محدودیت دمایی مشخص استفاده می کنند. فراتر از این محدودیت ها پیری را تسریع می کند و عمر عملیاتی را به طور تصاعدی کاهش می دهد - هر 10 درجه سانتیگراد بالاتر از درجه بندی عمر خازن را به نصف کاهش می دهد.

پارامتر دما	حداقل / حداکثر ارزش	اثر بیش از حد
دمای آب ورودی	5 درجه سانتی گراد - 35 درجه سانتی گراد (بهینه 20-25 درجه سانتی گراد)	زیر 5 درجه سانتیگراد: خطر تراکم. بالاتر از 35 درجه سانتیگراد: کاهش ظرفیت خنک کننده
دمای آب خروجی	حداکثر 40 درجه سانتیگراد - 55 درجه سانتیگراد	دمای بالای 55 درجه سانتیگراد نشان دهنده جریان ناکافی یا بار بیش از حد است
حداکثر دمای مورد (بدن خارجی).	85 درجه سانتی گراد (پلی پروپیلن)، 100 درجه سانتی گراد (سرامیک)	شکست دی الکتریک بالای 105 درجه سانتیگراد
دمای نقطه داغ (داخلی).	حداکثر 95 درجه سانتی گراد (اندازه گیری شده با مدل سازی حرارتی)	گرمایش بیش از حد ESR؛ انقباض فیلم بالای 100 درجه سانتیگراد

قانون حرارتی بحرانی: به ازای هر 5 درجه کاهش دمای نقطه داغ، عمر خازن دو برابر می شود. کار در نقطه داغ 75 درجه سانتیگراد 100000 ساعت کار می کند. در نقطه داغ 95 درجه سانتیگراد 10000 ساعت کار می کند. همیشه سیستم های خنک کننده را برای حداکثر شرایط محیطی طراحی کنید.

قابلیت های مدیریت حرارتی با نرخ جریان خنک کننده

خازن های خنک کننده با آب گرما را از طریق لوله های خنک کننده مسی یا آلومینیومی داخلی پخش می کنند. رابطه بین جریان آب خنک کننده، افزایش دما و اتلاف توان از فرمول پیروی می کند: P (kW) = جریان (L/min) x ΔT (°C) x 0.07. داده های عملی:

جریان 4 لیتر در دقیقه، ΔT 10 درجه سانتی گراد: 2.8 کیلو وات در هر خازن اتلاف می کند. مناسب برای واحدهای 100-200 kVAR در 10 کیلوهرتز.
جریان 8 لیتر در دقیقه، ΔT 15 درجه سانتی گراد: 8.4 کیلووات را از بین می برد. استاندارد برای خازن های ذوب القایی 500-800 kVAR.
جریان 12 لیتر در دقیقه، ΔT 12 درجه سانتی گراد: 10.1 کیلووات را از بین می برد. طراحی سنگین برای سیستم های 1000-2000 kVAR.
جریان 15 لیتر در دقیقه، ΔT 10 درجه سانتی گراد: حداکثر 10.5 کیلووات حد عملی را قبل از نگرانی های فرسایش از بین می برد.

حداکثر اتلاف توان مجاز در هر کیلوVAR با فرکانس متفاوت است. در 1 کیلوهرتز، تلفات معمولی 2-3 W/kVAR است. در 100 کیلوهرتز، تلفات به 25-40 W/kVAR افزایش می یابد. بنابراین، یک خازن 500 kVAR که در 100 کیلوهرتز کار می کند، 12.5-20 کیلو وات گرما تولید می کند - که به جریان خنک کننده 10-15 لیتر در دقیقه نیاز دارد.

الزامات کیفیت آب برای خنک کننده خازن

شیمی آب خنک کننده به طور مستقیم بر طول عمر خازن تاثیر می گذارد. آب دیونیزه (DI) برای جلوگیری از خوردگی الکترولیتی لوله های خنک کننده داخلی الزامی است. پارامترهای قابل قبول:

رسانایی: < 10 µS/cm (ایده آل < 2 µS/cm)
محدوده pH: 6.5 - 8.0 (7.0 ایده آل)
محتوای کلرید: < 5 ppm
اندازه ذرات: < 100 میکرومتر (50 میکرومتر توصیه می شود)
رشد بیولوژیکی: از درمان بیوسیدال یا استریل کننده UV استفاده کنید

عدم حفظ کیفیت آب منجر به انسداد لوله (کاهش جریان) یا خوردگی حفره ای (که باعث نشت مایع خنک کننده به دی الکتریک می شود) می شود. تجزیه و تحلیل سالانه آب و تعویض فیلتر (50 میکرومتر مطلق) شیوه های استاندارد تعمیر و نگهداری هستند.

سازگاری با فرکانس بالا و ملاحظات ESR

خازن های آب خنک طراحی شده برای گرمایش القایی از فیلم های دی الکتریک کم تلفات (پلی پروپیلن با الکترودهای فلزی یا فویل) استفاده می کنند. مقاومت سری معادل (ESR) خودگرم شدن را تعیین می کند. مقادیر ESR معمولی:

1-10 کیلوهرتز: ESR <0.5 mΩ در هر kVAR
10-50 کیلوهرتز: ESR 0.8-1.5 mΩ در هر kVAR
50-200 کیلوهرتز: ESR 2.0-4.0 mΩ در هر kVAR
200-500 کیلوهرتز: ESR 5.0-10 mΩ در هر kVAR (طراحی های خاص با اندوکتانس پایین مورد نیاز است)

بالاتر از 500 کیلوهرتز، خازن های استاندارد آب سرد تلفات دی الکتریک بیش از حد را تجربه می کنند. برای کاربردهای RF (تا 2 مگاهرتز)، خازن های خلاء با خنک کننده آب ترجیح داده می شوند.

یکپارچه سازی سیستم و پارامترهای ایمنی

هنگام ادغام خازن های آب خنک در سیستم های القایی، این محدودیت های طراحی را رعایت کنید:

سیستم های حفاظتی اجباری:

سوئیچ جریان (روی 60 درصد جریان اسمی تنظیم کنید) برای قطع برق در صورت خرابی خنک کننده
سنسور دما در خروجی آب (زنگ هشدار در 50 درجه سانتیگراد، خاموش شدن در 55 درجه سانتیگراد)
شیر تخلیه فشار (برای فشار کاری معمولی 4 بار روی 6-8 بار تنظیم شده است)
حلقه دیونیزاسیون یا کارتریج رزین با بستر مخلوط برای کنترل رسانایی

برای پشتیبانی مهندسی، محاسبات حرارتی، و مقاوم سازی سیستم های القایی موجود با مدرن خازن های آب خنک ، با تیم مهندسی اپلیکیشن مشورت کنید. زمان استاندارد برای ولتاژ سفارشی و رتبه بندی kVAR 4-6 هفته است. واحدهای موجودی (100-800 kVAR، 400-2000 VAC) ظرف 5 روز کاری ارسال می شود.

به اشتراک: