использования:

Гокр+Р{/?т.экв+/?т.к-сХ7пред, (1)

где Гокр -температура окружающей среды при выбранном способе охлаждения, °С; Гпред - предельная температура, допустимая для секции конденсатора, °С; Р - мощность, выделяющаяся в конденсаторе вследствие протекания переменного тока.

Таким образом, чтобы определить температуру секции конденсатора, необходимо охарактеризовать внутреннюю конструкцию конденсатора (/?т.экв); условия теплоотвода (Rt.k~c); активную мощность, выделяющуюся внутри конденсатора, вследствие протекания переменного тока.

Определить мощность потерь в конденсаторе расчетным путем без применения эквивалентной схемы конденсатора невозможно. В [6] отмечается, что достаточно хорошее совпадение с опытными данными можно получить на основе использования последовательной схемы замещения электролитического конденсатора в виде емкости С с последовательным омическим сопротивлением потерь Rs-

Расчет мощности потерь сводится к расчету эффективного значения тока через конденсатор /с и определению мощности потерь в конденсаторе.

P=IcRs. (2)

Для иллюстрации эффективности предлагаемого подхода рассмотрим конкретный пример. Оценим максимально допустимый ток через конденсатор исходя из допустимой температуры электролита. Пусть в схеме с частотой пульсации /=5-10 Гц установлен конденсатор К50-24-2200 мкфХ40 В. Предельно допустимая температура секции конденсатора исходя из заданной наработки ЮООО ч составляет /пред =71 °С (табл. 1). Примем, что тепловое сопротивление корпус - среда /?т.к-с=0 (интенсивное принудительное охлаждение). Внутреннее тепловое сопротивление для данного конденсатора по результатам исследований, проведенных авторами, составляет /?т.экв=0,5°С/Вт.. При температуре окружающей среды (с учетом принудительного охлаждения) Гокр=25°С, используя эквивалентную последовательную схему замещения (J?s=0,03 Ом), получаем /с=55 А. При Гокр=-40°С ток может быть увеличен до 86 А. При этом пульсация напряжения составляет Lc=l,12 и 1,8 В соответственно.

Характерно, что в настоящее время богатый опыт, накопленный в преобразовательной технике по отводу теп-218

Таблица 1

Некоторые ШплдвЫе харакШерис/Ника конденсаторов К59-22, К50-24

* Экспериментальные данные.

ЛОТЫ от ДИОДОВ И Транзисторов, для электролитических конденсаторов не используется. В какой-то мере это объясняется тем, что старые типы конденсаторов имели сравнительно большие габариты и соответственно значительную поверхность охлаждения.

По мере совершенствования технологии производства, применения новых материалов и т. п. габариты электролитических конденсаторов постоянно уменьшались, и теперь стоит вопрос об эффективном использовании для них известных способов отвода теплоты: теплоотводящих радиаторов, принудительного воздушного охлаждения и т. п.

Исследования, проведенные на ряде конденсаторов, показали, что внутреннее тепловое сопротивление /?т.экв из-за свойств электролита является нелинейной величиной и зависит от собственной температуры внутри конденсатора. Однако зависимость ?т.экв=/(Г, °С) оказывается благоприятной: с повышением температуры внутреннее тепловое сопротивление уменьшается, что приводит к улучшению отвода теплоты и создает условия для тепловой стабилизации. Существенным является и тот факт, что омическое сопротивление потерь Rs также уменьшается с увеличением температуры (см., например, [2] и рис. 2), что при одном и том же значении действующего тока через конденсатор приводит к уменьшению мощности потерь в нем.

Таким образом, задача расчета допустимых режимов использования конденсаторов сводится к тепловому расчету с учетом зависимости ?т.экв и Rs от режима.

Проведенное исследование режима ограничения нагрузки электролитических конденсаторов может быть эф-

Kso-Zi

0,05 -

T,C 50 10

10* m

Puc. 2. Типовые зависимости: a - внутреннего эквивалентного теплового сопротивления от температуры секции конденсатора; бпоследовательного омического сопротивления от частоты прн различной температуре секции конденсатора; в - емкости конденсатора от температуры секции и частоты

фективно использовано только при следующих условиях:

1. Изготовители конденсаторов в своих нормативных документах должны оговаривать не допустимую величину пульсации напряжения, а такие параметры конденсатора, как эквивалентное внутреннее сопротивление /?т.экв и зависимость его от температуры и частоты*, омическое сопротивление потерь Rs и зависимость его от температуры и частоты; собственную емкость конденсатора С и зависимость ее от температуры и частоты, которые являются константами рассматриваемого конденсатора.

В качестве ограничивающего фактора изготовители должны приводить кривую зависимости допустимых (предельных) температур внутри конденсатора от ресурса Тпред=/(ту) (аналогичную приведенной на рис. 1).

2. Разработчик аппаратуры должен учесть внешнее тепловое сопротивление Rt.k-c (при возможном примене-

* в [5] отмечается, что в технических условнях для ряда зарубежных конденсаторов задается полное тепловое сопротивление (/?т.вкв-1-/?т.к-с) в естественных условнях охлаждения.