اختبار بنك المكثفات
يتم استخدام معايير ANSI، IEEE، NEMA أو IEC لاختبار مصرف المكثف.
هناك ثلاثة أنواع من الاختبارات تُجرى على مصارف المكثفات. وهي
اختبارات التصميم أو اختبارات النوع.
اختبارات الإنتاج أو الاختبارات الروتينية.
اختبارات الميدان أو اختبارات ما قبل التشغيل.
اختبارات التصميم أو اختبارات النوع لمصرف المكثف
عند إطلاق تصميم جديد للمكثف الكهربائي من قبل الصانع، يجب اختباره لمعرفة ما إذا كان الدفعة الجديدة من المكثف تتوافق مع المعايير أم لا. اختبارات التصميم أو اختبارات النوع لا تُجرى على المكثف الفردي بل تُجرى على بعض المكثفات المختارة عشوائيًا للتأكد من الامتثال للمعايير.
خلال إطلاق التصميم الجديد، بمجرد إجراء هذه الاختبارات التصميمية، لا داعي لتكرار هذه الاختبارات لأي دفعة إنتاجية أخرى حتى يتم تغيير التصميم. تكون اختبارات النوع أو اختبارات التصميم عادة مدمرة و باهظة الثمن.
تتضمن اختبارات النوع التي تُجرى على مصرف المكثف –
اختبار تحمل ضربة الجهد العالية.
اختبار الوصلات.
اختبار الاستقرار الحراري.
اختبار الجهد الراديوي (RIV).
اختبار انخفاض الجهد.
اختبار التفريغ عند حدوث قصر كهربائي.
اختبار تحمل ضربة الجهد العالية
يهدف هذا الاختبار إلى التأكد من قدرة العزل المستخدم في وحدة المكثف على التحمل. يجب أن يكون العزل المقدم على وحدة المكثف قادرًا على تحمل الجهد العالي خلال ظروف الجهد الزائد المؤقت.
هناك ثلاثة أنواع من وحدات المكثف.
وحدة المكثف ذات الوصلة الواحدة
في هذه الحالة، يأتي أحد طرفي عنصر المكثف من خلال الوصلة والطرف الآخر لعنصر المكثف متصل مباشرة بالجسم نفسه. هنا يُعتبر جسم وحدة المكثف كطرف واحد من وحدة المكثف ولا يمكن إجراء اختبار تحمل ضربة الجهد العالية على هذه الوحدة.
وحدة المكثف ذات الوصلتين
هنا يتم توصيل طرفي عنصر المكثف على الجسم عبر وصلتين منفصلتين. هنا يكون الجسم تمامًا معزلًا عن الجسم نفسه.
وحدة المكثف ذات الثلاث وصلات
في وحدة المكثف ثلاثية الأطوار، يأتي طرف كل طور من أطراف عناصر المكثف الثلاثية الأطوار من الجسم عبر ثلاث وصلات منفصلة.
يُجرى هذا الاختبار فقط على وحدات المكثف متعددة الوصلات. يجب قصر جميع أعمدة الوصلات بسلك موصل عالي قبل تطبيق الجهد الزائد العالي. يجب تحميل جسم الجسم بشكل صحيح.
إذا كان هناك أكثر من وحدة من نفس تصنيف BIL أو مستوى العزل الأساسي سيتم اختبارها، فسيتم قصر جميع الوصلات لهذه الوحدات معًا.
في هذا الاختبار يتم تطبيق الجهد الزائد المعياري على كل عمود وصلة. الجهد الزائد الموصى به هو 1.2/50 ميكروثانية. إذا كانت وحدة المكثف تحتوي على وصلتين مختلفتين من BIL، فإن الجهد الزائد المطبق يستند إلى الوصلة ذات BIL الأقل. إذا لم يكن هناك تفريغ في الوصلة بعد ثلاث تطبيقات متتالية للجهد الزائد المحدد، يعتبر الوحدة قد نجحت في الاختبار.
اختبار الوصلة
إذا لم يكن هناك تفريغ في الاختبار السابق للضربة، فلا يوجد حاجة لاختبار الوصلة المنفصل. ولكن إذا كان هناك تفريغ في أول ثلاث تطبيقات متتالية للجهد الزائد، يتم تطبيق ثلاث تطبيقات زائدة أخرى. إذا لم يحدث أي تفريغ إضافي في الوصلة، فيعتبر الوصلة قد نجحت في الاختبار.
اختبار الاستقرار الحراري لمكثف الطاقة
يُجرى هذا الاختبار لمعرفة مدى استقرار وحدة المكثف حراريًا. لهذا الاختبار يتم تركيب الوحدة المعينة بين وحدتين وهميتين من المكثف. يجب أن تكون الوحدات الوهمية بنفس الأبعاد كوحدة الاختبار.
يجب تركيب الوحدات الوهمية ووحدة الاختبار بنفس الطريقة التي ستكون مثبتة بها على هيكل مصرف المكثف.
للتقليل من دوران الهواء يتم وضع جميع الثلاث وحدات داخل غلاف مغلق. قد تكون الوحدات الوهمية من نفس الوحدات المصنفة مثل وحدة الاختبار أو قد تكون نموذج مقاومة لها. يعني نموذج المقاومة بدلاً من عناصر المكثف، يتم وضع مقاومات داخل الغلاف الخارجي للمكثف لتوليد نفس التأثير الحراري كما في الوحدة الأصلية لنفس قوة الوحدة. يجب ألا يتم تدوير الهواء داخل الغلاف قسريًا. يتم تنشيط جميع الثلاث عينات، أي وحدة المكثف التجريبية ووحدتي المكثف الوهميتين بواسطة جهد اختبار يتم حسابه بواسطة الصيغة أدناه،
حيث،
VT هو الجهد الاختباري،
VR هو الجهد المقنن لوحدة الاختبار،
WM هو القوة المسموح بها القصوى للخسارة،
WA هي الخسارة الفعلية.
على الرغم من أن الجهد الاختباري يتم حسابه من الصيغة أعلاه، إلا أنه يجب أن يكون الجهد الاختباري محدودًا بحيث ينتج عنه أقصى نسبة 144% من VAR المقنن لوحدة المكثف. يجب الحفاظ على الجهد الذي تم حسابه أو تقديره وتوزيعه ضمن ± 2% خلال فترة الاختبار البالغة 24 ساعة.
اختبار الجهد الراديوي
يتم إجراء هذا الاختبار عند التردد المقنن و115% من الجهد الفعال المقنن للمكثف. يتم إجراء هذا الاختبار فقط على الوحدة التي تحتوي على أكثر من وصلة واحدة. لأن الوحدة ذات الوصلة الواحدة تكون متصلاً مباشرةً بعناصر المكثف. أثناء الاختبار يجب تحميل جسم الوحدة المتعددة الوصلات بشكل صحيح. يجب أن تكون وحدة المكثف التجريبية في درجة حرارة الغرفة وأن تكون وصلاتها جافة ونظيفة. يجب تركيب الوحدة في موقعها الموصى به. أثناء القياس عند 1 MHz، يجب ألا يتجاوز الجهد الراديوي 250 µv.
اختبار انخفاض الجهد
هنا يتم شحن وحدة المكثف بجهد مباشر قيمته تعادل القيمة القصوى للجهد المتردد المقنن للوحدة. بعد الشحن، يتم تفريغ الوحدة بطريقة ما ويتم قياس انخفاض الجهد. إذا انخفض الجهد إلى أقل من 50 V خلال 5 دقائق في حالة وحدة المكثف المقننة بأكثر من 600 V (rms)، فيعتبر الوحدة قد نجحت في اختبار انخفاض الجهد. يجب أن يكون هذا الانخفاض الجهد خلال دقيقة واحدة في حالة وحدة المكثف المقننة بأقل من 600 V (rms).
اختبار التفريغ عند حدوث قصر كهربائي
يُجرى هذا الاختبار للتحقق من ثبات جميع الاتصالات الداخلية لوحدة المكثف. ليس فقط الثبات، بل يتحقق أيضًا من اختيار وتصميم مقاطع الموصلات وخواصها الكهربائية بشكل صحيح في وحدة المكثف. في هذا الاختبار يتم شحن وحدات المكثف حتى 2.5 مرة من الجهد الفعال المقنن لها. ثم يتم تفريغ الوحدة. يجب أن يتم الشحن والتفريغ على الأقل خمس مرات. يتم قياس السعة لوحدة المكثف قبل تطبيق الجهد الشاحن وبعد التفريغ الخامس للوحدة. يتم تسجيل الفرق بين السعة الأولية والسعة النهائية، ويجب ألا يكون أكبر من الفرق في السعة عندما يتم قصر عنصر مكثف واحد أو تشغيل عنصر مفتاح واحد.
بمعنى آخر،
(السعة المقاسة في البداية - السعة المقاسة بعد التفريغ الخامس) < (السعة للوحدة مع جميع العناصر والمفتاح - السعة مع عنصر مكثف واحد مقصر أو عنصر مفتاح واحد مشغل)
اختبارات الروتينية لمصرف المكثف
يُشار إلى الاختبارات الروتينية أيضًا باسم اختبارات الإنتاج. يجب إجراء هذه الاختبارات على كل وحدة مكثف في دفعة الإنتاج للتأكد من أداء كل وحدة على حدة.
اختبار الجهد الزائد لمدة قصيرة
في هذا الاختبار، يتم تطبيق جهد مباشر يبلغ 4.3 مرة من الجهد الفعال المقنن أو جهد متردد يبلغ ضعف الجهد الفعال المقنن على أعمدة الوصلة لوحدة المكثف. يجب أن تتحمل وحدة المكثف إما من هذين الجهدين لمدة لا تقل عن 10 ثوانٍ. يجب الحفاظ على درجة حرارة الوحدة خلال الاختبار عند 25 ± 5 درجة. في حالة وحدة المكثف ثلاثية الأطوار، إذا كانت عناصر المكثف الثلاثية الأطوار متصلة بنجمة مع توصيل المحايد عبر وصلة رابعة أو عبر الجسم، سيكون الجهد المطبق بين أطراف الأطوار √3 مرة من الجهود المذكورة أعلاه. سيتم تطبيق نفس الجهد عبر أطراف الأطوار والطرف المحايد.
بالنسبة للوحدة المتصلة بالمثلث، يكون الجهد المقنن هو الجهد بين الأطوار.
يجب قياس السعة قبل وبعد تطبيق جهد الاختبار. يجب أن يكون التغير في السعة أقل من 2% من السعة المقاسة الأصلية أو بسبب فشل عنصر سعتي واحد أو عنصر مفتاح واحد أيهما أقل.
اختبار الجهد بين الطرف والجسم
هذا الاختبار ينطبق فقط حيث يتم عزل عناصر المكثف الداخلية للوحدة عن جسمها. يؤكد هذا الاختبار على قدرة العزل المقدم بين الجسم المعدني وعناصر المكثف على تحمل الجهد الزائد. يتم تطبيق الجهد بين الجسم وأعمدة الوصلة لمدة 10 ثوانٍ. بالنسبة لوحدة المكثف التي تحتوي على وصلات مختلفة من BIL، يتم إجراء هذا الاختبار على أساس الوصلة ذات BIL الأقل.
اختبار السعة
