Reformování elektrolytických kondenzátorů měničů frekvence

Elektrolytické kondenzátory jsou nedílnou součástí měničů frekvence. Tyto měniče bývají někdy delší dobu uskladněny jako náhradní díly, a jestliže se takový měnič po několika letech nečinnosti bez příprav zapne, může dojít k jeho poškození, popř. až k explozi kondenzátorů spojené s rozsáhlým poničením měniče.

Toto se děje v důsledku chemických procesů probíhajících ve vypnutých kondenzátorech, které způsobují nárůst svodového proudu po opětovném připojení pod napětí. Velký význam má také skladovací teplota čím vyšší je, tím více jsou podporovány chemické reakce a tím pádem se zhorší i důsledky zapojení pod napětí bez přípravy. Avšak tyto procesy jsou vratné a vhodným postupem lze kondenzátory uvést opět do ideálního stavu. Časovým změnám podléhají pouze elektrolytické kondenzátory, jež se zpravidla používají v nízkonapěťových měničích; svitkové kondenzátory umisťované do měničů pro vyšší napětí uváděnými neduhy netrpí.

Obr. 1. Příklady elektrolytických kondenzátorů z produkce EPCOS TDK

Uvedený problém se nevyskytuje u všech elektrolytických kondenzátorů, záleží na konkrétním typu a na deklarované životnosti. Některé kondenzátory lze dát pod napětí bez přípravy i po pěti letech skladování. U jiných chemické reakce natolik pokročily, že svodový proud kondenzátoru je po přivedení napětí extrémně velký, což vyvolá prudké zahřátí kondenzátoru a jeho následnou destrukci. Proto musí být před jeho připojením a zapnutím pod napětí provedeno tzv. reformování elektrolytických kondenzátorů. Toto reformování zajistí pomalé obnovení elektrolytu a připraví kondenzátory k normálnímu provozu s plným napájecím napětím a plným výkonem.

Solidní výrobci měničů frekvence na nutnost reformování kondenzátorů ve svých manuálech upozorňují a přikládají návody na jejich provádění. Jednotlivé postupy se trochu odlišují, v principu jsou však všechny stejné. Obecně platí, že kondenzátory se reformují postupným zvyšováním napětí a doba reformování závisí na době odstavení měniče. Několik konkrétních doporučení je v dalším textu popsáno a také jsou uvedeny způsoby reformování, které lze použít na všechny typy měničů, v závislosti na vybavení, kterým technik provádějící údržbu disponuje.

Obr. 2. Doba reformování kondenzátorů

Doporučení firmy ABB pro její měniče

1. Postup pro měniče, které byly odstavené méně než dva roky
Zapnout silové napájení měniče na dobu podle obr. 2 a metody 1. Dále je doporučeno takto zapínat skladované měniče každý rok, aby si udržely dobrou kondici pro okamžité nasazení.

2. Postup pro měniče, které byly odstavené dva roky a více
Použít metodu 2 podle obr. 2, při které se do stejnosměrného meziobvodu měniče přivede napětí buď z diodového usměrňovače přes omezovací rezistor (označeno jako metoda 2A), nebo ze stejnosměrně regulovaného zdroje (metoda 2B), jak je znázorněno na obr. 3 a obr. 4.

Omezovací rezistor z obr. 3 má pro napájecí napětí 400 V doporučenou hodnotu 220 Ω/700 W. Velikost napětí u obou metod se volí √2 × jmenovité napájecí střídavé napětí, popř. lze jít až na jmenovité napětí kondenzátorů. Maximální doporučený proud je 500 mA. Jestliže nelze proud zdroje omezit, je třeba zvyšovat napětí postupně, např. v krocích po 100 V tak, že se dosáhne plného napětí za dobu uvedenou na obr. 2.

Obr. 3. Reformovací obvod pro metodu 2A

Obr. 4. Reformovací obvod pro metodu 2B

Doporučení firmy Siemens

U měničů Siemens je před jejich uvedením do provozu požadováno provedení reformování kondenzátorů, které byly skladovány více než dva roky. Pro skladované nebo dlouhodobě odstavené měniče je doporučeno jejich pravidelné připojování na napájecí napětí na jednu hodinu, aby byly připravené k okamžitému provozu v případě potřeby. V návodech na obsluhu měničů jsou uváděny požadavky na reformování podle obr. 5. Opět zde platí, že doba reformování závisí na době odstavení měniče a napětí má být postupně zvyšováno v několika krocích.

Obr. 5. Požadavky na reformování kondenzátorů v měničích Siemens

Doporučení firmy Yaskawa

Firma Yaskawa ve svých materiálech uvádí tento postup pro měniče, které byly odstaveny více než jeden či dva roky:
1. připojte na napájení měniče třífázový regulační autotransformátor,
2. ujistěte se, že je nastaven na nulové výstupní napětí a připojte napájení,
3. pomalu zvyšujte napětí až na 100 V; nechte napětí na 100 V po dobu 5 až 10 min a přitom sledujte případné abnormální projevy měniče,
4. postupně zvyšte napětí po krocích 100 V, mezi každým zvýšením čekejte 5 až 10 min; po dosažení jmenovité hodnoty nechte napětí připojené ještě 15 min.

Objeví-li se během reformování nějaké abnormality, je doporučeno postup zopakovat.

Servisní technici zpravidla volí reformování s regulačním autotransformátorem a postupným zvyšováním napětí, podobně jako doporučuje Yaskawa nebo Siemens. Tato metoda je univerzální a vhodná na všechny typy měničů, které formování vyžadují, má však i některé nevýhody. Je časově náročná, proud do kondenzátorů není aktivně omezován a potřebné vybavení je poměrně objemné a těžkopádné. Nejvhodnější způsob je tedy použít specializovaný zdroj určený přímo pro reformování kondenzátorů. Takové zdroje většinou umožňují automatizované provedení celé procedury, podle nastaveného napětí, proudu a doby reformátování. Disponují proudovým omezením a někdy i řízeným vybíjením kapacitní zátěže po vypnutí zdroje. Jsou mobilní a napájení je obvykle možné z běžné zásuvky 230 V.

Použité zdroje:
[1] https://en.tdk.eu
[2] https://en.wikipedia.org
[3] Veřejně dostupné materiály firem Yaskawa, Siemens a ABB.

---

Vyšlo v časopise Elektro č. 6/2018 na straně 30. 
Tištěná verze – objednejte si předplatné: pro ČR zde, pro SR zde.
Elektronická verze vyšlých časopisů zde.