Làm thế nào để Tụ điện điện phân đầu cực trục vít phản ứng với các xung điện áp nhất thời, dòng điện khởi động hoặc quá tải trong thời gian ngắn trong hệ thống điện?

Tụ điện điện cực đầu vít sử dụng một lớp điện môi oxit nhôm mỏng giữa lá cực dương và cực âm, đóng vai trò là môi trường lưu trữ năng lượng. Khi xảy ra hiện tượng tăng đột biến điện áp nhất thời, tụ điện sẽ có điện trường tăng đột ngột trên chất điện môi này. Đối với các xung điện áp trong phạm vi điện áp định mức và dung sai nhất thời, chất điện môi có thể tạm thời hấp thụ năng lượng dư thừa mà không bị suy giảm, điều chỉnh điện áp cho mạch hạ lưu một cách hiệu quả. Tụ điện chất lượng cao thường có tính năng lỗ thông hơi giảm áp bên trong hoặc cầu chì an toàn cung cấp một cơ chế an toàn bổ sung, cho phép giải phóng năng lượng có kiểm soát nếu chất điện môi sắp bị đánh thủng. Tuy nhiên, các xung đột biến lặp đi lặp lại hoặc kéo dài vượt quá điện áp quy định có thể gây ra sự cố điện môi, dẫn đến tăng dòng rò, phóng điện cục bộ hoặc hỏng hóc nghiêm trọng. Do đó, việc lựa chọn mức đánh giá phù hợp với giới hạn an toàn phù hợp là điều cần thiết để đảm bảo hiệu suất đáng tin cậy trong các điều kiện nhất thời.

Dòng điện khởi động xảy ra trong quá trình khởi động hệ thống khi tụ điện ban đầu được sạc từ trạng thái phóng điện. Tụ điện điện phân đầu cực trục vít tạo ra dòng điện ban đầu cao cho đến khi điện áp của chúng tăng lên phù hợp với điện thế đặt vào. tụ điện Điện trở nối tiếp tương đương (ESR) , kết cấu và hình học bên trong xác định mức độ hiệu quả mà nó có thể xử lý sự đột biến này mà không làm nóng quá mức. Thiết kế ESR thấp giúp giảm thất thoát I2R, đồng thời thể tích chất điện phân và diện tích bề mặt lá đủ giúp hấp thụ năng lượng nhiệt sinh ra trong các sự kiện xâm nhập. Các biện pháp bảo vệ bên ngoài, chẳng hạn như điện trở nối tiếp hoặc mạch khởi động mềm, có thể được tích hợp để hạn chế dòng điện cực đại, giảm ứng suất cơ và nhiệt, đồng thời ngăn chặn sự suy giảm chất điện môi. Các tụ điện được thiết kế phù hợp sẽ duy trì tính toàn vẹn về kích thước và hiệu suất điện bất chấp các sự kiện khởi động lặp đi lặp lại, đảm bảo độ tin cậy lâu dài trong các ứng dụng công nghiệp hoặc công suất cao.

Quá tải trong thời gian ngắn, bao gồm cả sự dịch chuyển ngắn trên điện áp hoặc dòng điện định mức, được hấp thụ bởi chất điện môi và chất điện phân bên trong của tụ điện. Tụ điện điện cực trục vít được thiết kế với công nghệ đặc biệt xếp hạng điện áp tăng và dung sai dòng điện gợn sóng cho phép họ chịu đựng những sự kiện nhất thời này mà không bị tổn thương vĩnh viễn. Trong quá trình quá tải, hiện tượng gia nhiệt cục bộ xảy ra, gây ra sự giãn nở nhiệt nhỏ của chất điện phân và lá kim loại. Thiết kế cơ học chắc chắn, bao gồm các đầu vít được gia cố và các giá đỡ bên trong, ngăn ngừa biến dạng vật lý hoặc chập mạch bên trong. Mặc dù tình trạng quá tải trong thời gian ngắn thường được chấp nhận, nhưng tình trạng quá tải lặp đi lặp lại hoặc kéo dài sẽ đẩy nhanh quá trình phân hủy chất điện phân, tăng dòng điện rò rỉ và cuối cùng có thể dẫn đến hiện tượng thông hơi, phồng lên hoặc hỏng hóc nghiêm trọng. Việc lựa chọn các tụ điện có mức xung đột biến phù hợp và thực hiện các biện pháp bảo vệ ở cấp độ hệ thống sẽ đảm bảo vận hành an toàn trong điều kiện quá tải nhất thời.

Các sự kiện nhất thời, bao gồm tăng đột biến điện áp, dòng điện khởi động và quá tải trong thời gian ngắn, tạo ra ứng suất nhiệt bên trong tụ điện do tổn thất I2R trong đường dẫn ESR và làm nóng chất điện môi. Tụ điện điện phân có đầu vít được thiết kế với các đầu cực dày, chắc chắn về mặt cơ học để chịu được sự giãn nở nhiệt, rung động cơ học và ứng suất tiếp xúc trong các trường hợp như vậy. Cấu trúc lá và chất điện phân bên trong giúp điều chỉnh sự giãn nở nhiệt nhỏ mà không ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của chất điện môi. Việc lắp đặt và áp dụng mô-men xoắn thích hợp sẽ ngăn chặn sự lỏng lẻo của các thiết bị đầu cuối trong chu trình nhiệt hoặc rung cơ học, duy trì độ tin cậy cả về điện và cơ.