Что такое электропривод и чем он отличается от электродвигателя. Конденсаторы для электропривода из комплектного преобразователя и электродвигателя – керамические и MLCC (Multi-layer Ceramic Capacitors).
Сегодня в условиях буквально глобального проникновения маркетинга в различные сферы экономики с уходом от формализованной терминологии, норм, требований технических регламентов, стандартов, «информационно-технические» материалы в Рунете, к сожалению, de facto таковыми не являются и наглядный тому пример – путаница между конденсаторами для электроприводов и электродвигателей при том, что:
- в концепции ГОСТ IEC 61800-9-2-2021 и в действительности электродвигатель является частью электропривода вместе с комплектным преобразователем, но тогда по п. 13 ГОСТ Р МЭК/ТС 60034-17-2009 не рекомендовано непосредственное присоединение к электродвигателю силовых конденсаторов.
Вместе с тем, конденсаторы используются в электроприводе – во входном и выходном фильтрах, выпрямителе, звене постоянного тока комплектного преобразователя (complete drive module – CDM) для электропривода переменного тока с регулируемой скоростью (ГОСТ IEC 61800-2-2018) под асинхронный двигатель (ГОСТ 31606-2012);
- электродвигатель может работать без комплектного преобразователя «автономно» с исполнительным механизмом (ГОСТ IEC 60034-30-1-2016) и в этом случае для запуска и работы используются рабочие и пусковые (сленг – моторные) конденсаторы.
Рабочие и пусковые конденсаторы, как и конденсаторы для электропривода или используемые для повышения коэффициента мощности (сленг – косинусные) – силовые, т.е. используемые в силовой электрической сети (п. 436-02-01 ГОСТ IEC 60050-436-2014), однако, если в качестве «моторных» и «косинусных» сегодня предпочтительно используются металлизированные пленочные конденсаторы, то для электроприводов – пленочные, электролитические, керамические, в том числе многослойные (Multi-layer Ceramic Capacitors – MLCC).
Конденсаторы для электроприводов из комплектного преобразователя и электродвигателя
Сегодня к наиболее популярным типам конденсаторов электроприводов из комплектного преобразователя и электродвигателя относят керамические, в том числе многослойные MLCC, электролитические и пленочные конденсаторы. Для интеграции в систему электропривода конденсаторы должны обладать большой емкостью, компактностью, работать при высоких температурах, напряжении, отличаться высокой безотказностью и долговечностью.
Керамические конденсаторы
Керамические конденсаторы относят к наиболее широко используемым компонентам в современной электронике, которые могут использоваться в цепях с высоким напряжением и в условиях высоких температур. Широкий спектр композитов на базе керамики и их разнообразные диэлектрические свойства сделали керамические конденсаторы востребованными для эксплуатации в экстремальных условиях, причем есть «высоковольтные» разработки-модификации, используемые при напряжениях 50–100 кВ, а также доступны «высокотемпературные» модели, которые могут выдерживать температуру до 250 ℃.
Вместе с тем, керамические конденсаторы имеют и свои недостатки, главными из которых являются низкая плотность энергии, высокая стоимость и хрупкость, а поскольку удары и вибрации характерны для большинства электроприводов с исполнительными механизмами, то этот тип конденсаторов пока уступает по спросу пленочным и электролитическим.
Многослойные керамические конденсаторы (MLCC)
MLCC отличаются большой емкостью и компактностью, высокой плотностью энергии, низкой стоимостью (в сравнении с типовыми керамическими), способностью работать при температурах до 200 ℃ и сегодня стали является доминирующим подтипом керамических конденсаторов. В настоящее время MLCC в основном ориентированы на привлекают широкое внимание в авиационно-космическое электронное оборудование, автомобильную промышленность, но могут использоваться и в электроприводах, вернее – в комплектных преобразователях электроприводов.
Вместе с тем, продолжающаяся тенденция увеличения количества диэлектрических слоев при одновременном уменьшении толщины слоя в MLCC для увеличения объемной эффективности становится серьезной проблемой для диэлектриков класса 2 (BaTiO3), которые используются в производстве MLCC. Более тонкие диэлектрические слои субмикронного диапазона могут быть проблематичными для MLCC следующего поколения, поскольку диэлектрические свойства BaTiO3 сильно зависят от размера их зерна.
Кроме того, с уменьшением толщины диэлектрического слоя увеличивается зависимость диэлектрических свойств от напряжения, а повышение устойчивости MLCC к вибрациям и ударам скачкообразно повышает стоимость конденсаторов, и это при том, что цена MLCC существенно больше цены пленочных и электролитических конденсаторов.
