تابلو برق خازن چیست؟ساختار داخلی خازن|نخوه عملکرد خازن‌ها

ساختار داخلی خازن های صنعتی

خازن یکی از اجزای مدارهای الکتریکی است که تقریبا در تمام تجهیزات الکترونیکی استفاده می شود.خازن در واقع دو صفحه فلزی است که به وسیله یک ماده عایق که دی الکتریک نامیده می شود از هم جدا شده اند.خازن در واقع یک منبع ذخیره انرژی در مدارات آنالوگ و دیجیتال است.تفاوت نوع خازن ها بستگی به نوع دی الکتریک بین صفحات دارد.در ادامه چند نوع از خازن های رایج را با هم بررسی می کنیم.استفاده از خازن به عنوان تولید کننده بار راکتیو به منظور تنظیم ،کنترل ولتاژ ، جلوگیری از نوسانات قدرت در شبکه‌ها و اصلاح ضریب توان در مصرف کننده‌ها به علت ارزانی و سادگی سیستم آن بسیار متداول است. استفاده از خازنها به صورت شنت و سری در شبکه امکان پذیر است.

خازن چیست؟

قطعه ای است که برای ذخیره انرژی الکتریکی (ولتاژ) توسط میدان الکترواستاتیکی (بار الکتریکی)، در مدار استفاده می شود و با توجه به اینکه بار الکتریکی در خازن ذخیره می‌شود می‌توان از آن برای ایجاد میدان الکتریکی یکنواخت و پایدار استفاده کرد. از خازن‌ها به عنوان فیلتر نیز استفاده می‌کنند زیرا سیگنال‌های متناوب یا AC را به راحتی عبور می‌دهند ولی مانع عبور سیگنال‌های مستقیم یا DC می‌شوند.

حالا واسه درک بهتر موضوع بریم ویدئو که در ادامه هست رو ببینیم : 

خازن ها از چه بخش هایی تشکیل شده اند ؟  

خازن ها از ۲ بخش اصلی تشکیل شده اند :
1. صفحات هادی معموال از جنس آلومینیوم ، روی و نقره هستند .
2. عایق بین هادی ها دی الکتریک معموال از جنس هوا ، کاغذ ، میکا و ... هستند . بنابراین هرگاه دو هادی در مقابل یکدیگر قرار داده شوند و عایق بین آنها قرار بگیرد تشکیل خازن می دهند . در تصویر زیر در یک نمای کلی اجزای تشکیل دهنده خازن را مشاهده می نمایید.

منظور از ظرفیت خازن چیست ؟
 به مقدار انرژی که برای یک خازن امکان پذیر است که در خود ذخیره نماید ظرفیت خازن گفته می شود . در خازن ها ظرفیت خازن با مساحت سطح صفحه رابطه مستقیم و با فاصله میان دوصفحه رابطه عکس دارد . در حالت موازی به دلیل افزایش سطح صفحات هادی ها ظرفیت خازن مطابق شکل زیر افزایش می یابد.

در حالت سری قرار گرفتن خازن ها به دلیل افزایش فاصله بین صفحات هادی ظرفیت خازن مطابق تصویر زیر کاهش پیدا می کند.

تفاوت جریان هجومی در خازن ها نسبت به سایر بارها
به طور کلی در لحظه اتصال بار به منبع تغذیه ، جریانی بیش از جریان نامی کشیده می شود که به این جریان نیز جریان هجومی گفته می شود . مقدار جریان هجومی در مصرف کننده های مختلف کامال متفاوت است مثال در المپ های فلورسنت در حدود ۵ تا ۱۰ برابر جریان نامی و در وسایل الکترونیکی مدرن مانند منابع تغذیه تا ۲۰ برابر جریان نامی است .
این جریان های هجومی طول عمر بسیار کوتاهی دارند به طوری که در حدود چند میلی ثانیه بیشتر دوام ندارند ، اما همین مدت زمان کوتاه در صورتی که مقدار جریان هجومی خیلی باال باشد می تواند باعث صدمه رساندن به سیم ها و کابل های ارتباطی و یا عملکرد ناخواسته کلید های حفاظتی در تابلو های برق شود . در خازن ها این جریان های هجومی به حدود ۳۰ برابر جریان نامی هم می رسد و زمانی که بانک خازنی استفاده می شود به دلیل اینکه خازن ها موازی می شوند این جریان گاهی تا ۱۸۰ برابر جریان نامی هم می رسد ، که این سطح از جریان هجومی هر چقدر که زمانش هم کوتاه و لحظه ای باشد می تواند باعث جوش خوردن کنتاکت ها و نیز صدمه رساندن به کابل ها و تجهیزات حفاظتی شود اما استفاده از کنتاکتور خازنی تا حد بسیار زیادی این جریان هجومی را مهار می کند.

1. خازن اصلاح ضریب قدرت فشار ضعیف

این خازن ها جهت اصلاح ضریب قدرت در شبکه برق فشار ضعیف مورد استفاده قرار می گیرند و با تکنولوژی  MKP  شامل یک لایه پلی پروپلین (PP)  متالیزه  با حداقل ضریب تلفات می باشد. تماس با سیم پیچ از طریق اسپری روی صورت می گیرد، سیستم دی الکتریک این خازن ها از نوع خود ترمیم بدون مایع اشباع می باشد. این خازن ها در محفظه آلومینیومی با ژلی براساس روغن گیاهی قرار دارند که این ژل غیرسمی و سازگار با محیط زیست می باشد. این نوع خازن ها دارای قطع کننده اضافه فشار جهت جلوگیری از مشکلات داخلی و افزایش عمر خازن می باشند.ولتاژ کاری آن ها از 230 تا 800 ولت متناوب و تا قدرت 50 کیلو وار موجود هستند. همچنین این خازن ها در ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند. خازن های اصلاح ضریب توان می بایستی همراه با فیوزهای کندسور با مشخصه gG نصب شوند و اتصال خازن ها باید تنها از طریق سیم هایی از جنس مس با سایز حداقل 1.6 الی 1.8 برابر جریان نامی خازن انتخاب شود.

ویژگی های خازن اصلاح ضریب قدرت فشار ضعیف

• فرکانس کاری 50 و 60 هرتز
• دارای استاندارهای IEC ,EN ,UL ,GOST ,VDE 
• عمر مفید 150 الی 200 هزار ساعت (بسته به ولتاژ و دما)
• IP20 در صورت درخواست IP54
• حداکثر ارتفاع از سطح دریا 4000 متر
• بدنه آلومینیومی
• تکنولوژی MKP-metallized PP film
• عایق از نوع خشک یا  گاز نیتروژن N2
• قابل نصب در تمام حالات
• دارای کلمپ جهت نصب بصورت تک و یا گروهی

2. خازن خشک سیلندری 440V AC

خازن های خشک سیلندری شرکت ZEZ Silko جهت اصلاح ضریب توان در شبکه برق سه فاز 440 ولت با فرکانس 50 هرتز و ظرفیت های 0.4 الی 56 کیلو وار مورد استفاده قرار می گیرند. همچنین این خازن ها در ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.

ویژگی های خازن خشک سیلندری 440VAC

• سطح ولتاژی 440V سه فاز متناوب
• اتصال مثلث
• خازن خشک با تکنولوژی MKP
• مقاومت دشارژ 50V/1min و 75V/3min
• سطح عایقی 3/12KV

3. خازن اصلاح ضریب قدرت فشار متوسط

این خازن ها جهت اصلاح ضریب قدرت و فیلتر هارمونیک ها در شبکه برق فشار متوسط مورد استفاده قرار می گیرند و از تکنولوژی All-Film که فویل آغشته به پلی پروپلین است استفاده می کنند که غیر سمی و سازگار با محیط زیست می باشد.الکترود این خازن ها فویل آلومینیوم می باشد که این ساختار سبب حداقل تلفات خازن است.لازم به ذکر است که خازن های سه فاز اتصال ستاره و خازن های تک فاز اتصال مستقیم دارند همچنین همگی خازن ها مجهز به مقاومت دشارژ داخلی می باشند.همچنین این خازن ها در ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.

ویژیگی های خازن اصلاح ضریب قدرت فشار متوسط

• کاملا غیر سمی و بدون PCB
• عملکرد بسیار پایدار در رنج دمایی گسترده
• تمامی خازن های سه فاز و تک فاز در محفظه محافظ قرار دارند
• IP00 در صورت درخواست IP42
• بدنه فولاد ضد زنگ رنگ شده
• قابلیت نصب در فضای سرپوشیده و فضای آزاد
• حداکثر ارتفاع از سطح دریا 4000 متر
• نوع عایق تمام فیلم (All-film)
• نصب بصورت عمودی
• مجهز به سنسور فشار (در فشار ضعیف 230 ولت)

4. خازن های سه فاز - CPEFS 23

خازن های سه فاز  CPEFS 23 شرکت ZEZ Silko جهت اصلاح ضریب قدرت و فیلتر هارمونیک ها در شبکه سه فاز فشار متوسط مورد استفاده قرار می گیرند و در سطح ولتاژی 1 الی 24 کیلو ولت ، فرکانس 50 یا 60 هرتز و ظرفیت های 25 الی 1000 کیلو وار موجود هستند.همچنین این خازن ها در ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.

ویژگی های خازن های سه فاز - CPEFS 23

• سطح ولتاژی ا الی 24 کیلو ولت سه فاز متناوب، فرکانس 50 هرتز
• اتصال ستاره یا مثلث
• خازن با تکنولوژی  All-film
• عایق اشباع JARYLEC که غیر سمی و بدون PCB می باشد.
• مقاومت دشارژ  75V/10min
• قابل نصب از کنار و کف

5. خازن های تک فاز - CUEFS 23

خازن های تک فاز  CUEFS 23 شرکت ZEZ Silko جهت اصلاح ضریب قدرت و فیلتر هارمونیک ها در شبکه تک فاز فشار متوسط مورد استفاده قرار می گیرند  و در سطح ولتاژی 1 الی 15 کیلو ولت ، فرکانس 50  یا 60 هرتز و ظرفیت های 25 الی 1000 کیلو وار موجود هستند.همچنین این خازن ها در ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.

ویژگی  های خازن های تک فاز - CUEFS 23

• سطح ولتاژی ا الی 15 کیلو ولت تک فاز متناوب، فرکانس 50 هرتز
• اتصال مستقیم
• خازن با تکنولوژی  All-film
• عایق اشباع JARYLEC که غیر سمی و بدون PCB می باشد.
• مقاومت دشارژ  75V/10min
• قابل نصب از کنار و کف

6. خازن موتور و روشنایی

این خازن ها به عنوان خازن موتور راه انداز و موتور کار جهت راه اندازی موتورهای تکفاز القایی استفاده می شوند و همچنین کاربرد وسیعی در صنعت روشنایی به منظور روشن کردن لامپ‌های تخلیه گازی و جبران سازی ضریب توان دارند.این خازن ها محصول شرکت ZEZ Silko از جمهوری چک می باشند که با استفاده از تکنولوژی روز و منطبق با استاندارد بین‌المللی EN 60252 و EN 61048 تولید می‌شود.سیستم دی الکتریک این خازن ها از نوع MKP می باشد که از یک لایه پلی پروپلین متالیزه ساخته شده است.این سیستم عایقی دارای خاصیت خود ترمیم (self healing) می باشد که در صورت بروز شکست عایقی، لایه فلزی تبخیر می گردد و باعث تشکیل یک لایه عایق بسیار کوچک می گردد که تاثیری بر عملکرد خازن ندارد.بدنه این خازن ها از جنس آلومینیوم و یا پلاستیک می باشد.همچنین نوع ترمینال این خازن ها با توجه به نیاز قابل سفارش است.

ویژگی های خازن موتور و روشنایی

• حداقل تلفات انرژی به دلیل سیستم عایقی MKP
• عدم اتصال کوتاه دایم بدلیل خاصیت خود ترمیمی
• دارای استاندارهای IEC ,EN
• این خازن ها با روغن گیاهی پر شده است که غیرسمی و سازگار با محیط زیست می باشد.

7. خازن های موتور کار و راه انداز

خازن‌های موتوری تولید شده  شرکت ZEZ Silko  با استفاده از تکنولوژی روز و منطبق با استاندارد بین‌المللی  EN60252 تولید می‌شود.سیستم دی الکتریک این خازن ها از نوع MKP و خود ترمیم (self healing) می باشد.این خازن ها به عنوان خازن موتور راه انداز  و خازن موتور کار برای موتور های تک فاز و سه فاز القایی (آسنکرون) جریان متناوب طراحی و ساخته شده اند.بدنه این خازن ها از جنس آلومینیوم و یا پلاستیک می باشد.همچنین نوع ترمینال این خازن ها با توجه به نیاز قابل سفارش است.

ویژگی های  خازن های موتور کار و راه انداز

• حداقل تلفات انرژی به دلیل سیستم عایقی MKP
• عدم اتصال کوتاه دایم بدلیل خاصیت خود ترمیمی
• دارای استاندارهای     IEC ,  EN 
• این خازن ها با روغن گیاهی پر شده است که غیر سمی و سازگار با محیط زیست می باشد

8. خازن های روشنایی

خازن‌های روشنایی تولید شده  شرکت ZEZ Silko  با استفاده از تکنولوژی روز و منطبق با استاندارد بین‌المللی EN 61048 تولید می‌شود.سیستم دی الکتریک این خازن ها از نوع MKP و خود ترمیم (self healing) می باشد.این خازن ها جهت روشن کردن لامپ‌های تخلیه گازی (هالوژن- بخار جیوه- بخار

ویژگی های خازن های روشنایی

• نصب آسان
• حداقل تلفات انرژی به دلیل سیستم عایقی MKP
• عدم اتصال کوتاه دایم بدلیل خاصیت خود ترمیمی
• دارای استاندارهای     IEC ,  EN 
• این خازن ها با روغن گیاهی پر شده است که غیر سمی و سازگار با محیط زیست می باشد 

9. خازن فیلترینگ DC

خازن های فیلترینگ DC جهت استفاده در منابع DC طراحی و وظیفه آن ها حفاظت از شبکه در برابر  ولتاژهای ایمپالس  گذرای DC  ، سرج ها و فیلتر کردن ریپل های AC خروجی می باشد. این خازن های خود ترمیم در یک محفظه آلومینیومی مستطیلی شکل که با روغن گیاهی(رزین، مواد جامد) که غیر سمی و دوستدار محیط زیست می باشدپرشده است.این خازن ها مجهز به قطع کننده اضافه فشار و کلمپ M12 جهت اتصال به ریل و همچنین مجهز به محافظ هادی اتصال می باشد.

ویژگی  های خازن فیلترینگ DC

• خود ترمیم کنندگی
• خازن خشک
• ساختار خاص
• قسمت بندی شده
• استفاده از فیلم متالیزه
• تضمین کننده اندوکتانس کم
• مقاومت زیاد در برابر پارگی
• قابلیت اطمینان بالا

بالای این خازن ها با رزین PU با قابلیت خاموش سازی خودکار بسته شده اند. حداکثر ولتاژ کاری آن ها 4kV و حداکثر ظرفیت آن ها 18000 میکروفاراد می باشد. همچنین این خازن ها در ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.

10. خازن های سیلندری DC

خازن های سیلندری DC جهت استفاده در منابع DC طراحی و وظیفه آن ها حفاظت از شبکه در برابر  ولتاژهای ایمپالس  گذرای DC  ، سرج ها و فیلتر کردن ریپل های AC خروجی می باشد. این خازن های خود ترمیم در محفظه آلومینیومی سیلندری که با روغن گیاهی(رزین، مواد جامد) که غیر سمی و دوستدار محیط زیست می باشد پر شده اند. محفظه خازن های سیلندری  به قطع کننده اضافه فشار و کلمپ اتصال M12، که معمولا برای حفاظت هادی اتصال به کار برده می شود، مجهز می باشد. این خازن ها از عایق MKP (فیلم پلی پروپیلن متالیزه خشک و پر شده با ژل) بهمراه رزین پلی‌ یورتان UL-94 ,V0 ,PCB بدون هالوژن می باشند. شرکت برنا نیروکاران (برنیکا) دارای نمایندگی انحصاری شرکت ZEZ SILKO، در زمینه خرید، فروش، مشاوره و پخش تجهیزات صنعتی و انواع خازن های فیلترینگ DC مانند خازن های سیلندری DC فعالیت دارد.

11. خازن های کتابی DC

خازن های کتابی DC جهت استفاده در منابع DC طراحی و وظیفه آن ها حفاظت از شبکه در برابر  ولتاژهای ایمپالس  گذرای DC  ، سرج ها و فیلتر کردن ریپل های AC خروجی می باشد. این خازن های خود ترمیم در محفظه فولادی کتابی شکل که با روغن گیاهی (رزین، مواد جامد) که غیر سمی و دوستدار محیط زیست می باشد پر شده اند. محفظه خازن های کتابی به قطع کننده اضافه فشار و کلمپ اتصال M12، که معمولا برای حفاظت هادی اتصال به کار برده می شود، مجهز می باشد. این خازن ها از عایق MKP (فیلم پلی پروپیلن متالیزه خشک و پر شده با ژل) بهمراه رزین پلی‌ یورتان UL-94 ,V0 ,PCB بدون هالوژن می باشند.

12. خازن ولتاژ بالا و خازن کموتاسیون

خازن های کموتاسیون شرکت ZEZ Silko در مبدل های کموتاسیون اجباری استفاده می شوند.این خازن ها به همراه  سایر اجزای مدار، خاموش کردن تریستور را تضمین می کنند.این نوع خازن ها تا سرحد ولتاژ 2.1 کیلو ولت و تا ظرفیت 90 میکرو فاراد بصورت استوانه ای و یا کتابی  موجود می باشند. خازن ها ولتاژ بالا جهت استفاده در شبکه های DC یا AC جهت کاربردهای عام بخصوص در تجهیزات الکترونیکی به کار می رود. ولتاژهای کاری این خازن ها تا 12kV و ظرفیت آن ها تا حد 50 میکروفاراد است. لازم به ذکر است که این خازن ها در سطح ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.

13. خازن های ولتاژ متوسط

خازن های ولتاژ متوسط شرکت ZEZ Silko جهت منابع تغذیه DC و کاربردهای عمومی بخصوص در تجهیزات الکترونیکی استفاده می شوند. این خازن ها از نوع خود ترمیم و با تکنولوژی MKP خشک  مطابق با استاندارد IEC 61071 می باشد. این خازن ها با بدنه آلومینیومی سیلندری  می باشند که با روغن گیاهی (غیر سمی-سازگار با محیط زیست) پر شده اند.بدنه این خازن ها مجهز به کلمپ M12 و بدون مقاومت دشارژ می باشند.با افزایش دما، عمر خازن کاهش می یابد.این خازن ها را می توان در همه حالات نصب کرد. این خازن ها تا سطح ولتاژ 12 کیلو ولت و تا ظرفیت 100 میکروفاراد موجود می باشند. لازم به ذکر است که این خازن ها در سطح ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.

14. خازن Damping

خازن های Damping شرکت ZEZ Silko جهت حفاظت از نیمه هادی ها (مانند ترانزیستورهای IGBT و SCR) استفاده می شود. این خازن ها مدام در حال شارژ و دشارژ می باشند و جریان های پیک بسیار بزرگی را تحمل می کنند. این خازن ها خشک و از نوع خود ترمیم با بدنه پلاستیکی و آلومینیومی به شکل کتابی و سیلندری و با ولتاژ تا 10 کیلو ولت و ظرفیت تا 25 میکروفاراد موجود می باشند. لازم به ذکر است که این خازن ها در سطح ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.

15. خازن های اسنابر برای IGBT

این نوع خازن ها جهت حفاظت از نیمه هادی ها مانند ترانزیستورهای IGBT استفاده می شوند.این خازن ها مدام در حال شارژ و دشارژ می باشند و جریان های پیک بسیار بزرگی را تحمل می کنند. این خازن ها خشک و خود ترمیم می باشند و بصورت سیلندری با بدنه پلاستیکی و توسط رزین PU پوشیده شده اند.این خازن ها از فیلم متالیزه ساخته شده اند و از نوع MKP می باشند.این خازن ها مدار را در برابر تحمل جریان های هجومی بالا مقاوم می سازند و مقاوت سری و اندوکتانس پایینی دارند.

این خازن ها در سه گروه دسته بندی می شوند :

1. خازن های سیلندری
2. خازن های کتابی خاکستری
3. خازن های کتابی مشکی

16. خازن های اسنابر - تریستوری SCR

این نوع خازن ها جهت حفاظت از نیمه هادی ها مانند تریستورهای SCR استفاده می شوند. این خازن ها مدام در حال شارژ و دشارژ می باشند و جریان های پیک بسیار بزرگی را تحمل می کنند. این خازن ها خشک و خود ترمیم می باشند و بصورت سیلندری با بدنه پلاستیکی بوده و توسط رزین PU پوشیده شده اند.این خازن ها از فیلم متالیزه ساخته شده اند و از نوع MKP می باشند.این خازن ها مدار را در برابر تحمل جریان های هجومی بالا مقاوم می سازند و مقاوت سری و اندوکتانس پایینی دارند.همچنین این خازن ها در ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.

17. خازن کوره القایی

خازن کوره های القایی شرکت ZEZ Silko از جمله خازن های قدرت با سیستم خنک سازی توسط آب می باشند که جهت استقاده در کوره های القایی و هیترهای القایی طراحی و ساخته شده اند. خازن های کوره القایی جهت اصلاح ضریب قدرت یا تنظیم مدارات مخصوص کوره استفاده می شوند. این خازن ها با عایق تمام فیلم بوده و آغشته به روغن غیر سمی و سازگار با محیط زیست می باشند. این خازن ها مجهز به محفظه برق دار با قابلیت خنک سازی توسط آب می باشند (در صورت درخواست مجهز به محفظه بی برق). ساختار چند بخشی این خازن ها باعث تحمل جریان های بسیار بالا و تنظیم مدرات رزونانس مطابق با استاندارد می باشد.برای این خازن ها درجه حرارت محیط و گردش آب اهمیت زیادی دارد. این خازن ها دارای استاندارهای IEC 60110-1; 1998 و EN 60110-1; 1998 می باشند. همچنین این خازن ها در ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.

18. خازن های کوره های القایی 10kHz-250kHz

این نوع خازن ها با کیس برق دار یا بی برق جهت اصلاح ضریب قدرت و مدارات مقابله با هارمونیک به کار می رود. تکنولوژی ساخت آن ها از نوع All-film است و تا سر حد 2kV و تا 50 میکروفاراد با توان 5000kVar ساخته شده اند.همچنین این خازن ها در ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.

ویژگی های خازن های کوره های القایی 10kHz-250kHz

•  بدنه مسی یا برنجی رنگ شده
•  بدنه برق دار
•  خنک سازی با آب، حداکثر دمای محیط پیرامون 40 درجه سانتی گراد

19. خازن های کوره های القایی تا 10kHz

این نوع خازن ها با کیس برقدار یا بی برق ساخته می شود. این خازن ها جهت کاربردهای اصلاح ضریب توان و مدارات مبارزه با هارمونیک استفاده می شوند و تا ولتاژ 2.5kV و تا ظرفیت 700 میکروفاراد و تا توان 6000kVar ساخته شده اند.همچنین این خازن ها در ولتاژ و ظرفیت مورد نیاز قابل سفارش می باشند.
 

ویژگی های خازن های کوره های القایی تا 10kHz

• بدنه مسی 
• بدنه برق دار یا بدون برق
• خنک سازی با آب