電力コンデンサの安全操作 | 誘導加熱のクイックガイド

A‐概要

すべてのコンデンサには、電圧、電流および電力の処理能力に限界があり、超過するべきではありません。すべてのセレム製コンデンサに、コンデンサが処理できる定格電圧rmsの最大値、定格電流の最大値、およびkVArの最大値を示すデータシートを添付します。コンデンサを選ぶ際に、最大の動作電圧および周波数を選択する必要があります。

例えばCSM 150の場合、700ボルト、250アンペア、および150 kVArにおいて、0.33 μFです。グラフを調査すると、150～250kHzの振動数で作動するコンデンサが理想的であることが分かります。定格電力の取扱能力が、 グラフに示す周波数範囲中であるコンデンサに適用されます。

コンデンサを減電圧または換算周波数で操作する場合は、kVArを以下の関係式を用いて計算できます：

1. 減電圧

   新規 kVAr = 定格 kVAr × (印加電圧 / 定格電圧)²

2. 換算周波数
   
   新規 kVAr = 定格 kVAr × (印加Hz / 定格Hz)

3. kVArの基本式

   KVAr = V² × C (μF) × 2 × π × F(kHz) × 10^-6

B‐電力コンデンサ

半導体は改良され、最新のコンデンサに匹敵します。両方とも、比較的小規模で大量の電力を操作できます。正確に操作するために、構成装置を適切に冷却し、適切に終了する必要があります。セレム製水冷コンデンサの場合は、コンデンサ内部の構成部分を均等に冷却して、同電力で操作します。

これらのコンデンサは、必要な水流を維持すれば、故障無しで長期間操作できます。

1. 冷却

コンデンサ部分全体を、ヒートシンクと接触させる必要があります。コンデンサとヒートシンクの間の熱導体ペーストで、コンデンサ部分をカバーする必要があります。コンデンサを最大限度で使用している場合は、特に必要です。ペーストを、電力半導体と同様に取扱う必要があります。

2. 伝導損

大半の電力コンデンサは、数百アンペアを供給できます。複数のコンデンサをコレクタ接地に接続している場合は、表皮効果を考慮する必要があります。表面積が小さい場合、電流が集中する母線部分が、適切に冷却しても非常に熱くなる可能性があります。

3. コンデンサの誘導加熱

複数の伝導冷却型コンデンサを、2本の母線間で組立てる際に、出力端子に最も接近したものを誘導加熱する場合がありますが、この方法は避けるべきです。正しい方法は、母線の各側面にコンデンサを固定するか、母線間の集電装置箇所に小さなインダクタンス路を作成することです(図面を参照)。

4. 漂遊インダクタンス

キャパシタ・バンクがワークコイルに直接接続されていない場合も、キャパシタ・バンクとワークコイル末端との間の漂遊インダクタンスの回避が最適です。

接続におけるインダクタンスは、長さに比例し、幅に反比例し、母線間の距離に反比例することに注意してください。

C‐キャパシタ・バンク損失

キャパシタ・バンクの構成要素を以下に示します：

・コンデンサ

・コンデンサと出力端子間の接続

1. コンデンサ損失：

コンデンサ損失は非常に低く、通常、5 × 10^-4 × 無効電力です。

したがって、1000kVArキャパシタ・バンクの損失は、約0.5kWです。

2. 接続損失

適切に構築されたキャパシタ・バンクの損失は、キャパシタ・バンクの場合とほぼ同じで、通常、5 × 10^-4 ×無効電力です。

したがって、キャパシタ・バンクと接続の合計損失は、1 × 10^-3 ×無効電力です。

D‐キャパシタ・バンクの冷却に必要な水流

誘電体としてポリプロピレンが使用されている現在入手可能なコンデンサの大半は、90℃まで安全に作動します。

CELEM製コンデンサの温度上昇は、ヒートシンクの温度上昇つまり冷却水温度より40℃高いです。最悪の状況では、冷却水温度は40℃以下です。水に許容される最高温度上昇は10℃なので、ヒートシンク温度は40+10=50℃、コンデンサ温度は90℃となります。これが、許容温度の最大値です。しかし実際には、冷水は冷却されたヒートシンクを流れるので、コンデンサ温度は40度を下回ります。

前述したように、1000kVArのキャパシタ・バンクの合計損失は、1kWです。したがって、摂氏10度(華氏18度)上昇した際に必要な水流は、以下の通りです。

CGSシステムにおいてLPM(リットル/分) = 14.36 × kW/°C = 1.44 LPM

ILSシステムにおいてGPM(ガロン/分) = 6.8 × kW/° F = 0.38 GPM

上記は必要最小限の水流です。

ワークコイルと直列関係にあるキャパシタ・バンクを冷却する場合は、ワークコイル損失が、キャパシタ・バンク損失の10倍以上であることを明記する必要があります。

	お奨めできない使用方法 出力端子に隣接するコンデンサが、オーバーヒートします ブスバーの水冷装置は示されていません
	小さなキャパシタ・バンクに推奨 ブスバーの水冷装置は示されていません
	大きなキャパシタ・バンクに推奨 前の図では、キャパシタ・バンクは、小さなインピーダンス集電装置を使用し、大きなコンデンサ・バンクの生産を許容します ブスバーの水冷装置は示されていません