可靠技術防止不可修復的損壞

作者：Vishay ESTA業務部銷售與營銷分銷經理Michael Kopp

世界各地安裝了許多風力機，經驗表明它們很容易受到嚴重損壞。實際上，風力機起火并不罕見。一旦發生這種情況，長達30米燃燒的風輪葉片會從100米高處墜落到地面。極端情況下，塔架可能斷裂或倒塌。許多國家，這樣的高度消防部門無法滅火，而只能進行區域封鎖，以受控方式讓系統自燃自滅。某些情況下，這種損壞會迅速造成數百萬美元的損失，取決于風力機的大小。于是提出一個問題：我們如何提高風力機的安全性？

為解決這個問題，制造商確定了主要環節，提前消除每一種隱患。因此，Vishay專門研究了電容器的連接。一些接頭不良引起火災的故障是可以發現的。接頭最重要的要求包括保持長期足夠的接觸壓力，減小接觸電阻。如果接觸壓力過低或接觸電阻過高，例如發生斷續接觸的情況，當電流經過接點時，轉化為熱量的功率耗散會增加。

接頭由金屬制成，因此電阻會隨著溫度的升高而加大，接點存在缺陷的情況下，溫度可高達600°C，取決于接觸電阻和電流的大小 （P = R * I2）。技術人員認為50瓦以上功率耗散易燃。電流負載變化過程會增加已經過高的接觸電阻，因為接頭在明顯熱應力下的膨脹和收縮會對接觸電阻產生影響。這會導致接觸壓力進一步下降。此外，熱應力通常造成導電材料的電導率進一步下降，從而增加接觸電阻。不利因素還包括：即使定期全面檢查，也幾乎不可能完全檢測出接觸電阻過高的不良接頭。因為這些接頭的電阻隨著渦輪機的運行狀態而變化。這些情況還可能在幾年中緩慢惡化。

使用過時的技術

研究得出以下結果：目前機艙中的電路板主要使用彈簧接頭來解決上述接觸電阻增加的問題。即使就成本效益和靈活性而言，這類彈簧接頭是公認可靠的連接技術，但許多功率電容器制造商仍然依靠螺絲固定接頭。這種接頭的最大缺點是，盡管線纜與連接面接觸，安裝人員仍無法目檢確定所有螺絲是否以正確的扭矩可靠緊固。由于幾個電容器與電池并聯，這種情況實際上難以控制。

圖片說明：ESTAspring采用彈簧和杠桿操作無需任何螺絲緊固，保護貴重設備免受不可修復的損壞。（圖片來源：Vishay）

彈簧接頭電容器

為解決連接松動引起的問題，特別是長期持續振動的應用環境中，Vishay開發了ESTAspring，不用任何螺絲固定，采用杠桿操作彈簧接頭連接的新一代LVAC功率電容器。PhMKP系列電容器額定電壓230 V至1000 V，最大輸出容量2 KVAR至37.1 KVAR，最大端子電流90 A。電容器采用不銹鋼彈簧接頭，耐腐蝕，提供充油和干式充氣兩種版本。這是全球首款采用ESTAspring技術的電容器。它們采用杠桿鎖定彈簧接頭，接頭為2.5至25 mm2預制柔性導體帶接線卡子。矩形固定卡子最大幾何尺寸為6.0 x 7.6 mm。使用的彈簧為不銹鋼材料。導體材料為銅合金，最大電流為90 A。導體可直接插入卡子，不需要任何工具。橙色偏心杠桿操作直觀，易于緊固。卡子本身自帶所需連接力，不需要任何擰緊固。利用杠桿位置便于輕松目檢連接的完整性。杠桿閉合即可確保器件牢固接觸。這也消除了工業量產中僅檢查接線卡子存在的故障隱患。

圖片說明：快速簡便 – ESTAspring組裝時間縮短60%

UL/ULC已批準聚丙烯箔電容器與ESTAspring結合使用作為完整系統，為風力機以及其他強烈振動應用中的低壓功率校正和諧波濾波器提供完全免維護連接。持續恒定的接觸力確保電容器整個生命周期牢固連接，是螺絲連接容易松動應用的理想之選。這樣，實際上不可能發生因機艙中電容器接觸不良引起的火災。

圖片說明：為實現無功功率補償，可利用插接功能在背面插入一個放電電阻。再次按下按鍵即可拔出電阻。