Kapasitor adalah komponen penting dalam a Sistem UPS (Uninterruptible Power Supply)., melaksanakan fungsi penting seperti melicinkan, menapis dan menyimpan tenaga. Unit UPS biasa mengandungi pelbagai jenis kapasitor, kedua-duanya di bahagian kuasa utama dan pada papan litar bercetak (PCB).

Kapasitor biasanya terbungkus dalam silinder bersalut aluminium atau kromium dan terdiri daripada dua permukaan pengalir—biasanya plat logam atau elektrod—dipisahkan dan ditebat oleh medium dielektrik. Jumlah cas yang boleh disimpan oleh kapasitor diukur dalam farad dan ditentukan oleh ketebalan lapisan dielektrik dan luas permukaan plat konduktif.

Kapasitor dalam bahagian kuasa sistem UPS boleh dikelaskan seperti berikut:

Kapasitor Input AC: Ini adalah sebahagian daripada penapis input UPS dan/atau peringkat pembetulan faktor kuasa. Mereka mengendalikan bekalan sesalur masuk dan memainkan peranan penting dalam melicinkan transien input, mengurangkan bunyi pensuisan yang dipantulkan dan meminimumkan herotan harmonik.
Kapasitor Keluaran AC: Kapasitor ini membentuk sebahagian daripada penapis keluaran UPS. Mereka membantu mengawal bentuk gelombang voltan keluaran yang dibekalkan kepada beban kritikal dan memberikan kuasa reaktif.
Kapasitor DC: Kapasitor ini merupakan bahagian penting dalam sistem pembetulan dan simpanan tenaga. Mereka melancarkan turun naik voltan (juga dikenali sebagai penapisan voltan bekalan) dan menyimpan tenaga untuk tempoh yang singkat semasa peralihan antara sesalur kuasa dan kuasa bateri, memastikan bekalan tidak terganggu kepada beban kritikal.

Semua kapasitor dalam sistem UPS terdedah kepada pensuisan frekuensi tinggi, beban UPS dan tekanan fizikal/elektrik daripada persekitaran operasi.

Berapa Lama Kapasitor Tahan?

Kapasitor, bersama-sama dengan bateri, adalah antara komponen yang paling terdedah dalam a sistem UPS dan terdedah kepada kegagalan dari semasa ke semasa. Mereka merosot apabila elektrolit, kertas, dan kerajang aluminium di dalamnya terurai secara fizikal dan kimia. Faktor-faktor seperti haba yang berlebihan atau arus yang tinggi boleh mempercepatkan kemerosotan ini.

Walaupun kapasitor yang dinilai baik boleh bertahan sehingga 10 tahun dalam keadaan yang menggalakkan, amalan terbaik industri mengesyorkan menggantikan kapasitor dalam tempoh 4 hingga 8 tahun untuk mengelakkan risiko kegagalan yang serius. Dalam situasi tertentu, kapasitor mungkin perlu diganti seawal 4 tahun, terutamanya dalam peranan atau persekitaran yang menuntut.

Faktor yang Mempengaruhi Jangka Hayat Kapasitor

Beberapa faktor boleh memendekkan jangka hayat kapasitor:

Arus Berlebihan: Kapasitor yang terdedah kepada arus yang lebih tinggi daripada kapasiti terkadarnya akan mengalami kerosakan. Walaupun letupan pendek arus riak tinggi mungkin tidak berbahaya, pendedahan yang berterusan boleh menyebabkan terlalu panas dan kegagalan pramatang.
Terlalu guna: Lebih sukar kapasitor perlu bekerja, lebih cepat ia akan merosot. Jika ia kerap menapis bunyi voltan tinggi atau sementara, haus dan lusuh pada kapasitor akan menjadi lebih cepat.
Haba Terlalu: Haba boleh menyebabkan elektrolit di dalam kapasitor tersejat, membawa kepada tekanan dalaman yang tidak selamat. Haba ini boleh datang daripada faktor dalaman, seperti penapis udara tersumbat, atau faktor luaran, seperti suhu persekitaran yang tinggi di lokasi UPS.

Tanda-tanda Kegagalan Kapasitor

Jurutera perkhidmatan boleh mengenal pasti kemungkinan kegagalan kapasitor melalui beberapa penunjuk semasa penyelenggaraan UPS rutin:

Kebocoran Minyak: Minyak bocor meningkatkan suhu dan impedans dalam kapasitor.
Ubah bentuk: Disebabkan oleh haba yang berlebihan atau kebocoran cecair dalaman.
Wayar hangus: Arus lebih boleh merosakkan wayar yang disambungkan ke kapasitor, yang boleh dikesan melalui pengimejan terma.
Penonjolan Penutup Injap Terbakar: Ini menunjukkan tekanan dalaman dan boleh menyebabkan kegagalan jika protrusi pecah.
Peningkatan Suhu: Pemantauan suhu adalah kunci. Peningkatan suhu dalaman, boleh dikesan dengan termometer atau pengimej haba, mencadangkan kapasitor yang gagal.
Penurunan Kapasitans: Dari masa ke masa, struktur dalaman kapasitor merosot, menyebabkan kapasitansinya terkeluar daripada toleransi. Ini boleh diukur menggunakan meter kapasitans, yang boleh didapati dalam kebanyakan multimeter digital berkualiti.

Apa yang Berlaku Apabila Kapasitor Gagal?

Kegagalan kapasitor biasanya terbahagi kepada dua kategori:

Kegagalan Terbuka: Kapasitor berhenti berfungsi tetapi menunjukkan sedikit bukti kegagalan yang boleh dilihat. Jenis kerosakan ini boleh disedari, walaupun ia masih memberi kesan kepada prestasi UPS.
Kegagalan Litar pintas: Kapasitor membocorkan bahan dielektrik, yang boleh menyebabkan kerosakan yang boleh dilihat dan mungkin menghasilkan bunyi meletus. Kegagalan ini adalah lebih bencana, kerana elektrolit adalah konduktif dan menghakis, berpotensi merosakkan komponen sekeliling.

Dalam sesetengah kes, kapasitor mungkin gagal secara beransur-ansur, kehilangan toleransinya tanpa sebarang tanda yang jelas.

Sesetengah kapasitor, terutamanya jenis elektrolitik, mempunyai injap pelega tekanan terbina dalam atau penutup untuk membenarkan pelepasan terkawal tekanan dalaman sekiranya berlaku kegagalan. Walau bagaimanapun, ini masih boleh menyebabkan peningkatan suhu dan risiko kebocoran elektrolit.

Akibat Kegagalan Kapasitor dalam UPS

Kesan kegagalan kapasitor pada UPS bergantung pada jenis kegagalan dan konfigurasi kapasitor (sama ada secara bersiri atau selari). Dalam sistem dengan berbilang kapasitor, satu kegagalan mungkin tidak menjejaskan prestasi serta-merta, kerana kapasitor yang tinggal boleh mengimbangi kefungsian yang hilang. Walau bagaimanapun, walaupun satu kapasitor yang gagal boleh merendahkan prestasi UPS, mengurangkan keupayaan penapisan, meningkatkan hingar dan herotan harmonik, mengurangkan storan tenaga, dan juga merosakkan rentetan bateri.

Dalam kes yang melampau, kegagalan kapasitor yang serius boleh memaksa UPS ke mod pintasan, yang menyebabkan beban kritikal tidak dilindungi.

Akibat khusus daripada kapasitor AC yang merosot termasuk:

Herotan penyongsang meningkat
Ketidakstabilan sistem, terutamanya dalam konfigurasi selari
Kerosakan secara tiba-tiba dengan bunyi bising dan asap, berpotensi merosakkan komponen UPS lain
Masa henti yang tidak dijadualkan
Peningkatan kos penyelenggaraan dan pembaikan
Risiko kebakaran atau letupan akibat kegagalan kapasitor

Kesimpulan

Kapasitor adalah penting untuk operasi yang cekap bagi sistem UPS, memainkan peranan dalam penapisan, penyimpanan tenaga dan mengekalkan kestabilan voltan. Dari masa ke masa, prestasi mereka boleh merosot disebabkan oleh haba, arus yang berlebihan dan penggunaan berlebihan. Penyelenggaraan tetap dan penggantian kapasitor tepat pada masanya boleh membantu mencegah kegagalan yang ketara dan memastikan operasi sistem UPS yang berterusan dan boleh dipercayai.