कैपेसिटर के कैपेसिटेंस मान की तापमान निर्भरता एक डिट्यून्ड फ़िल्टर सर्किट के ट्यूनिंग पॉइंट को कैसे प्रभावित करती है?

आधुनिक औद्योगिक पावर ग्रिड में, असंतुलित फ़िल्टरिंग सर्किट हार्मोनिक हस्तक्षेप के खिलाफ महत्वपूर्ण रक्षा तंत्र है और प्रतिक्रियाशील बिजली मुआवजा प्रणाली के स्थिर संचालन को सुनिश्चित करता है। इसका मूल सिद्धांत जानबूझकर कैपेसिटर सर्किट को एक प्रारंभ करनेवाला के साथ श्रृंखला में पावर ग्रिड की मुख्य हार्मोनिक आवृत्ति से कम गैर-गुंजयमान बिंदु पर ट्यून करना है, जिससे समानांतर अनुनाद से बचा जा सके और हार्मोनिक वर्तमान के हिस्से को सुरक्षित रूप से अवशोषित किया जा सके। हालाँकि, एक प्रमुख कारक जिसे अक्सर अनदेखा कर दिया जाता है वह यह है कि संधारित्र का समाई मान एक स्थिर मान नहीं है; संधारित्र के ऑपरेटिंग तापमान में परिवर्तन के कारण यह बह जाएगा। यह सूक्ष्म बहाव पूरे फ़िल्टरिंग सर्किट के ट्यूनिंग बिंदु को चुपचाप बदलने के लिए पर्याप्त है, जो बाद में प्रतिक्रियाशील बिजली मुआवजे के लिए संभावित सुरक्षा खतरा पैदा करता है।

कैपेसिटर की तापमान विशेषताओं और ट्यूनिंग प्वाइंट के बीच आंतरिक संबंध

संधारित्र के कैपेसिटेंस मान पर ऑपरेटिंग तापमान के प्रभाव को समझने के लिए, हमें पहले ट्यूनिंग बिंदु के लिए गणना सूत्र की समीक्षा करने की आवश्यकता है, जो गुंजयमान आवृत्ति fr = 1 / (2π√(LC)) है। यहां, L प्रारंभ करनेवाला का निश्चित प्रेरकत्व मान है, और C संधारित्र का धारिता मान है। यह सूत्र स्पष्ट रूप से दर्शाता है कि गुंजयमान आवृत्ति समाई मान के वर्गमूल के व्युत्क्रमानुपाती होती है। कैपेसिटेंस मान में कोई भी मामूली बदलाव सीधे गुंजयमान आवृत्ति में बदलाव का कारण बनेगा। संधारित्र की ढांकता हुआ सामग्री, जैसे धातुकृत पॉलीप्रोपाइलीन फिल्म, पर्यावरणीय तापमान और अपने स्वयं के कामकाजी तापमान में वृद्धि के कारण इसके ढांकता हुआ स्थिरांक में प्रत्यक्ष परिवर्तन से गुजरेगी। जब पर्यावरण का तापमान बढ़ता है या संधारित्र आंतरिक नुकसान के कारण गर्मी उत्पन्न करता है, तो संधारित्र का समाई मूल्य आमतौर पर एक नकारात्मक बहाव (समाई मूल्य में कमी) दिखाता है। सूत्र के अनुसार, कैपेसिटेंस मान में कमी से गुंजयमान आवृत्ति में वृद्धि होगी, जिससे पूरे आउट-ऑफ-ट्यून फ़िल्टरिंग सर्किट का ट्यूनिंग बिंदु उच्च आवृत्ति पर "बहाव" हो जाएगा।

ट्यूनिंग पॉइंट्स के बहाव से उत्पन्न सिस्टम जोखिम

ट्यूनिंग बिंदु में यह प्रतीत होता है कि नगण्य बहाव संभावित रूप से श्रृंखला प्रतिक्रियाओं की एक श्रृंखला को ट्रिगर कर सकता है और वास्तविक संचालन में संभावित जोखिम पैदा कर सकता है। सबसे गंभीर स्थिति यह है कि, यदि संधारित्र का मूल डिज़ाइन 250 हर्ट्ज के 5वें हार्मोनिक से बचने के लिए ट्यूनिंग बिंदु को 189 हर्ट्ज पर सेट करता है, लेकिन तापमान वृद्धि के कारण संधारित्र के कैपेसिटेंस मूल्य में कमी के कारण, ट्यूनिंग बिंदु अप्रत्याशित रूप से 230 हर्ट्ज या उससे भी अधिक के करीब जा सकता है। ट्यूनिंग बिंदु का बहाव 5वीं हार्मोनिक आवृत्ति के पास सर्किट की प्रतिबाधा को काफी बढ़ा देता है, जो न केवल आउट-ऑफ-ट्यून फिल्टर सर्किट के फ़िल्टरिंग प्रभाव को कमजोर करता है, बल्कि अधिक खतरनाक रूप से, इस आउट-ऑफ-ट्यून फिल्टर सर्किट और ग्रिड बैकग्राउंड हार्मोनिक्स के बीच समानांतर अनुनाद के जोखिम को बहुत बढ़ा देता है। एक बार अनुनाद होने पर, संधारित्र और प्रारंभ करनेवाला के माध्यम से बहने वाली हार्मोनिक धारा तेजी से बढ़ जाएगी, जिसके परिणामस्वरूप गंभीर ओवरकरंट और ओवरवोल्टेज होगा, जिससे उपकरण अधिक गरम हो जाएंगे, सुरक्षा उपकरण खराब हो जाएंगे या क्षतिग्रस्त हो जाएंगे और ग्रिड वोल्टेज तरंग के विरूपण में वृद्धि होगी। अनुनाद को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है, क्योंकि यह अंततः संपूर्ण प्रतिक्रियाशील ऊर्जा क्षतिपूर्ति प्रणाली को बंद करने के लिए मजबूर कर सकता है, जिससे उत्पादन की निरंतरता प्रभावित होगी।

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