পাওয়ার ক্যাপাসিটরের ফেইলিউর মেকানিজম বৈশিষ্ট্য এবং প্রতিরোধমূলক পদক্ষেপ কী?
১ পাওয়ার ক্যাপাসিটরের ফেইলিউর মেকানিজম
একটি পাওয়ার ক্যাপাসিটর প্রধানত হাউসিং, ক্যাপাসিটর কোর, ইনসুলেটিং মিডিয়াম এবং টার্মিনাল স্ট্রাকচার দিয়ে গঠিত। হাউসিং সাধারণত পাতলা ইস্পাত বা স্টেইনলেস ইস্পাত দিয়ে তৈরি, যার উপর বুশিংগুলি কভারের সাথে লাগানো থাকে। ক্যাপাসিটর কোর পলিপ্রপিলিন ফিল্ম এবং অ্যালুমিনিয়াম ফোইল (ইলেকট্রোড) দিয়ে আবদ্ধ হয় এবং হাউসিং-এর অভ্যন্তরভাগ ইনসুলেশন এবং তাপ ছড়ানোর জন্য তরল ডাইইলেকট্রিক দিয়ে পূর্ণ করা হয়।
একটি সম্পূর্ণ সীল ডিভাইস হিসাবে, পাওয়ার ক্যাপাসিটরের সাধারণ ফেইলিউর ধরনগুলি হল:
অভ্যন্তরীণ ক্যাপাসিটর এলিমেন্ট ব্রেকডাউন;
ফিউজ ব্লাউ;
অভ্যন্তরীণ শর্ট-সার্কিট ফল্ট;
বাইরের ডিসচার্জ ফল্ট।
অভ্যন্তরীণ ফেইলিউরগুলি ক্যাপাসিটর বডিকে বেশি ক্ষতিগ্রস্ত করে এবং একবার ঘটলে, সাধারণত সাইটে মেরামত করা যায় না, যা উপকরণ ব্যবহারের দক্ষতাকে বেশি প্রভাবিত করে।
১.১ অভ্যন্তরীণ ক্যাপাসিটর এলিমেন্ট ব্রেকডাউন
ক্যাপাসিটর এলিমেন্ট ব্রেকডাউন প্রধানত ডাইইলেকট্রিক বয়স্কতা, আর্দ্রতা প্রবেশ, উৎপাদন দোষ এবং কঠিন চলাচল শর্তগুলি দ্বারা ঘটে। যদি এলিমেন্টে অভ্যন্তরীণ ফিউজ না থাকে, তাহলে একটি এলিমেন্ট ব্রেকডাউন তার সমান্তরাল সংযোগের সাথে শর্ট-সার্কিট করে, যা তাদের ভোল্টেজ শেয়ারিং থেকে বাদ দেয়। এটি বাকি সিরিজ-সংযুক্ত এলিমেন্টগুলির উপর চলাচল ভোল্টেজ বাড়ায়। সময়মত দোষ বিচ্ছিন্ন না করলে, এটি গুরুতর নিরাপত্তা ঝুঁকি তৈরি করে এবং বিপজ্জনক ফেইলিউরের দিকে পরিচালিত করতে পারে।অভ্যন্তরীণ ফিউজ ব্যবহার করে দোষী এলিমেন্টগুলির কার্যকর এবং সময়মত বিচ্ছিন্ন করা যায়, যা চলাচলের নিরাপত্তা বাড়ায়।
ক্যাপাসিটর ব্রেকডাউন তিন ধরনের হতে পারে: ইলেকট্রিক্যাল ব্রেকডাউন, থার্মাল ব্রেকডাউন এবং পার্শিয়াল ডিসচার্জ ব্রেকডাউন।
ইলেকট্রিক্যাল ব্রেকডাউন: ওভারভোল্টেজ বা হারমোনিক্স দ্বারা ঘটে, যা ডাইইলেকট্রিকের উপর অত্যন্ত উচ্চ ইলেকট্রিক ফিল্ড স্ট্রেঞ্জথ তৈরি করে, যা দোষপূর্ণ বিন্দুতে ইনসুলেশন ফেইলিউর ঘটায়। এটি ক্ষুদ্র সময় এবং উচ্চ ফিল্ড তীব্রতা দ্বারা চিহ্নিত। ব্রেকডাউন স্ট্রেঞ্জথ ফিল্ড সুষমতার সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত কিন্তু তাপমাত্রা এবং ভোল্টেজ সময়ের প্রতি কম সংবেদনশীল।
থার্মাল ব্রেকডাউন: যখন তাপ উৎপাদন তাপ ছড়ানোর চেয়ে বেশি হয়, তখন ডাইইলেকট্রিকের তাপমাত্রা ধারাবাহিকভাবে বেড়ে যায়, যা পদার্থের অপসারণ এবং পরিশেষে ইনসুলেশন ফেইলিউর ঘটায়। এটি সাধারণত স্থিতিশীল চলাচলের সময় ঘটে, যা ইলেকট্রিক্যাল ব্রেকডাউনের তুলনায় সাপেক্ষভাবে কম ব্রেকডাউন ভোল্টেজ এবং দীর্ঘ ভোল্টেজ প্রয়োগ সময় দেখা যায়।
পার্শিয়াল ডিসচার্জ ব্রেকডাউন: ডাইইলেকট্রিকের অভ্যন্তরে স্থানীয় উচ্চ ইলেকট্রিক ফিল্ড দ্বারা ঘটে, যা তরল, গ্যাস বা দূষণের মতো কম পারমিটিভিটি অঞ্চলের ব্রেকডাউন স্ট্রেঞ্জথ অতিক্রম করে। এটি পার্শিয়াল ডিসচার্জ শুরু করে, যা ধীরে ধীরে ইনসুলেশন পারফরম্যান্স হ্রাস করে এবং পরিশেষে একটি পূর্ণ থ্রু-ইলেকট্রোড ব্রেকডাউনে পরিণত হয়। প্রক্রিয়াটি প্রगতিশীল, অপেন-পেনেট্রেটিং ডিসচার্জ থেকে পূর্ণ ইনসুলেশন ফেইলিউর পর্যন্ত বিকাশ করে।
১.২ ফিউজ ব্লাউ
ফিউজ প্রোটেকশন পাওয়ার ক্যাপাসিটরের জন্য সবচেয়ে সাধারণ প্রোটেক্টিভ ব্যবস্থাগুলির একটি এবং কম্পেনসেশন সিস্টেমের নিরাপদ এবং স্থিতিশীল চলাচলে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে। এটি বাইরের এবং অভ্যন্তরীণ ফিউজ প্রোটেকশনে বিভক্ত।
বাইরের ফিউজ প্রোটেকশন: যখন অভ্যন্তরীণ ক্যাপাসিটর এলিমেন্ট ফেইল করে, তখন ক্যাপাসিটর এবং বাইরের ফিউজ দিয়ে ফল্ট কারেন্ট বেড়ে যায়। যখন কারেন্ট ফিউজের রেটেড মেল্টিং থ্রেশহোল্ডে পৌঁছায়, ফিউজ গরম হয়, থার্মাল ইকুইলিব্রিয়াম ভেঙে যায় এবং গলে যায়, ফলে দোষী ক্যাপাসিটর বিচ্ছিন্ন হয় এবং দোষের প্রসার প্রতিরোধ করা হয়।
অভ্যন্তরীণ ফিউজ প্রোটেকশন: এলিমেন্ট ফেইল করলে, সমান্তরাল এলিমেন্টগুলি ফল্ট এলিমেন্টে ডিসচার্জ করে, যা উচ্চ-আম্পিটিউড, দ্রুত কমে যাওয়া ট্রানসিয়েন্ট কারেন্ট উৎপন্ন করে। এই কারেন্টের শক্তি সিরিজ-সংযুক্ত অভ্যন্তরীণ ফিউজ গলায়, ফলে দোষী এলিমেন্ট বিচ্ছিন্ন হয় এবং ক্যাপাসিটরের বাকি অংশ চলাচল চালিয়ে যায়।
প্রাক্তনিকভাবে, ফিউজ নির্বাচনের অযথা বা টার্মিনাল সংযোগের খারাপ কারণে স্বাভাবিক চলাচলের সময় ফিউজ ব্লাউ হতে পারে, যা স্বাস্থ্যকর ক্যাপাসিটরগুলি ভুলভাবে বাদ দিয়ে প্রতিরোধ বিতার্ক হ্রাস করে।
যদি অভ্যন্তরীণ ফিউজগুলি অযথা আকারে হয় এবং দোষ সময়মত বিচ্ছিন্ন না করতে পারে, তাহলে দোষ বাড়তি হতে পারে, যা ক্যাপাসিটর বিস্ফোরণ বা আগুনের দিকে পরিচালিত করতে পারে।
১.৩ অভ্যন্তরীণ শর্ট-সার্কিট ফল্ট
পাওয়ার ক্যাপাসিটরের অভ্যন্তরীণ শর্ট-সার্কিট ফল্ট প্রধানত লাইভ ইলেকট্রোড-টু-হাউসিং শর্ট এবং ইলেকট্রোড-টু-ইলেকট্রোড শর্ট অন্তর্ভুক্ত। এগুলি প্রধানত দীর্ঘমেয়াদী ডাইইলেকট্রিক বয়স্কতা, অভ্যন্তরীণ আর্দ্রতা প্রবেশ, ওভারভোল্টেজ স্ট্রেস, বা ডিজাইন বা উৎপাদন প্রক্রিয়া থেকে প্রাপ্ত প্রাকৃতিক ইনসুলেশন দোষের কারণে ঘটে, যা পানচার-ধরনের ইনসুলেশন ব্রেকডাউন এবং অভ্যন্তরীণ শর্ট-সার্কিট ঘটায়।
১.৪ বাইরের ডিসচার্জ ফল্ট
বাইরের ডিসচার্জ ফল্ট বলতে ক্যাপাসিটর বডির বাইরে ঘটা ফল্টগুলি বোঝায়, যা বুশিং সারফেস ফ্ল্যাশওভার, বুশিং পানচার, ফেজ-টু-ফেজ বা ফেজ-টু-গ্রাউন্ড শর্ট-সার্কিট, বা যান্ত্রিক স্ট্রেসের কারণে পোর্সেলেন বুশিংয়ের ফাটল সহ বহিরাগত কারণগুলির দ্বারা ঘটে। এই ফল্টগুলির বিভিন্ন কারণ থাকলেও তারা বাইরের সার্কিটে ঘটে। এগুলি সাধারণত রিলে প্রোটেকশন কার্যক্রম, সাধারণ পরীক্ষা, বা অফলাইন টেস্টিং দ্বারা সময়মত শনাক্ত এবং নিয়ন্ত্রণ করা যায়। তাদের ঘটনার সম্ভাবনা এবং গুরুত্ব অভ্যন্তরীণ ফল্টের তুলনায় কম, তবে তারা যথেষ্ট মনোযোগ প্রার্থী।
২ পাওয়ার ক্যাপাসিটরের সাধারণ ফল্ট বৈশিষ্ট্য এবং কারণ
২.১ ক্যাপাসিটর বডি থেকে তেল লিকেজ
একটি সম্পূর্ণ সীল, উচ্চ-ফিল্ড-স্ট্রেঞ্জথ, উচ্চ-কারেন্ট ডিভাইস হিসাবে, পাওয়ার ক্যাপাসিটরের তেল লিকেজ নিম্নতর তেল স্তরের কারণে ইনসুলেশন স্তর হ্রাস করে এবং নিম্নতর অভ্যন্তরীণ চাপের কারণে আর্দ্রতা প্রবেশ করায়। এটি ইনসুলেশন আর্দ্রতা, ইনসুলেশন রেজিস্টেন্স হ্রাস এবং পরিশেষে অভ্যন্তরীণ এলিমেন্ট ব্রেকডাউন বা পরিশেষে বিস্ফোরণ ঘটায়।
তেল লিকেজের প্রধান কারণগুলি হল: খারাপ ওয়েল্ডিং যা অযথা সীল করে; বয়স্ক বা অসমানভাবে স্ট্রেস গ্যাস্কেট; যান্ত্রিক ক্ষতি পরিবহন বা ইনস্টলেশনের সময়; অযথা রক্ষণাবেক্ষণ যা হাউসিং করোশন ঘটায়; এবং যান্ত্রিক স্ট্রেস যা বুশিং সীল ক্ষতি করে।
২.২ ক্যাপাসিটর হাউসিং ডিফর্মেশন
স্বাভাবিক চলাচলের শর্তে, তাপমাত্রা এবং ভোল্টেজ পরিবর্তনের কারণে ক্যাপাসিটর হাউসিং-এর ক্ষুদ্র প্রসার বা সংকোচন গ্রহণযোগ্য। তবে, যখন অভ্যন্তরীণ ইলেকট্রিক ফিল্ড স্ট্রেঞ্জথ অত্যন্ত বেশি হয়, যা পার্শিয়াল ডিসচার্জ বা শর্ট-সার্কিট ঘটায়, ডাইইলেকট্রিক বিঘ্নিত হয় এবং বেশি পরিমাণে গ্যাস উৎপন্ন করে। এটি সীল চেম্বারের অভ্যন্তরীণ চাপ বাড়ায়, যা হাউসিং বুলজিং বা ডিফর্মেশন ঘটায়।
যখন গুরুতর ডিফর্মেশন ঘটে, সাইটে মেরামত সাধারণত সম্ভব হয় না, এবং প্রতিস্থাপন প্রয়োজন। হাউসিং ডিফর্মেশন না কেবল অভ্যন্তরীণ ইনসুলেশন বিঘ্নিত করে তার উপর বরং ইলেকট্রিক্যাল স্ট্রাকচার ক্ষতি করতে পারে, মূল ইনসুলেশন ক্লিয়ারেন্স পরিবর্তন করে। গুরুতর ক্ষেত্রে, এটি বুশিং ফ্র্যাকচার (চিত্র ১ দেখুন) ঘটাতে পারে, যা বিস্ফোরণ বা আগুনের দিকে পরিচালিত করতে পারে।
হাউসিং ডিফর্মেশন প্রধানত পণ্য গুণমানের সমস্যার কারণে ঘটে, যেমন: খারাপ ইলেকট্রোড বা ডাইইলেকট্রিক পদার্থ গুণমান; গ্যাস-অ্যাবসর্পশন না করা ইনসুলেটিং তেল ব্যবহার; খারাপ উৎপাদন পরিবেশ বা প্রক্রিয়া; উৎপাদনের সময় অবশিষ্ট দূষণ; নির্দিষ্ট পারফরম্যান্স মেট্রিকের অতিরিক্ত প্রচেষ্টা; বা হাউসিং পদার্থ খুব পাতলা হওয়া।
২.৩ ক্যাপাসিটরে অস্বাভাবিক তাপমাত্রা বৃদ্ধি
