Din il-ġimgħa nkomplu bl-artiklu tal-ġimgħa li għaddiet.

1.2 Kondensaturi elettrolitiċi

Id-dielettriku użat fil-kapaċitaturi elettrolitiċi huwa ossidu tal-aluminju ffurmat mill-korrużjoni tal-aluminju, b'kostanti dielettrika ta' 8 sa 8.5 u saħħa dielettrika tax-xogħol ta' madwar 0.07V/A (1µm=10000A). Madankollu, mhux possibbli li tinkiseb ħxuna bħal din. Il-ħxuna tas-saff tal-aluminju tnaqqas il-fattur tal-kapaċità (kapaċitanza speċifika) tal-kapaċitaturi elettrolitiċi għaliex il-fojl tal-aluminju jrid jiġi mnaqqax biex jifforma film tal-ossidu tal-aluminju biex jinkisbu karatteristiċi tajbin ta' ħażna tal-enerġija, u l-wiċċ jifforma ħafna uċuħ irregolari. Min-naħa l-oħra, ir-reżistività tal-elettrolit hija 150Ωcm għal vultaġġ baxx u 5kΩcm għal vultaġġ għoli (500V). Ir-reżistività ogħla tal-elettrolit tillimita l-kurrent RMS li l-kapaċitatur elettrolitiku jista' jiflaħ, tipikament għal 20mA/µF.

Għal dawn ir-raġunijiet, il-kapaċitaturi elettrolitiċi huma ddisinjati għal vultaġġ massimu ta' 450V tipiku (xi manifatturi individwali jiddisinjaw għal 600V). Għalhekk, sabiex jinkisbu vultaġġi ogħla huwa meħtieġ li dawn jinkisbu billi l-kapaċitaturi jiġu konnessi f'serje. Madankollu, minħabba d-differenza fir-reżistenza tal-insulazzjoni ta' kull kapaċitatur elettrolitiku, reżistur irid ikun imqabbad ma' kull kapaċitatur sabiex jibbilanċja l-vultaġġ ta' kull kapaċitatur imqabbad f'serje. Barra minn hekk, il-kapaċitaturi elettrolitiċi huma apparati polarizzati, u meta l-vultaġġ invers applikat jaqbeż 1.5 darbiet Un, isseħħ reazzjoni elettrokimika. Meta l-vultaġġ invers applikat ikun twil biżżejjed, il-kapaċitatur jinxtered 'il barra. Sabiex jiġi evitat dan il-fenomenu, għandu jkun imqabbad dijodu ħdejn kull kapaċitatur meta jintuża. Barra minn hekk, ir-reżistenza għaż-żieda fil-vultaġġ tal-kapaċitaturi elettrolitiċi ġeneralment hija 1.15 darbiet Un, u dawk tajbin jistgħu jilħqu 1.2 darbiet Un. Għalhekk id-disinjaturi għandhom jikkunsidraw mhux biss il-vultaġġ tax-xogħol fi stat fiss iżda wkoll il-vultaġġ taż-żieda fil-vultaġġ meta jużawhom. Fil-qosor, tista' tinġibed it-tabella ta' paragun li ġejja bejn il-kapaċitaturi tal-film u l-kapaċitaturi elettrolitiċi, ara l-Fig.1.

2. Analiżi tal-Applikazzjoni

Il-kapaċitaturi DC-Link bħala filtri jeħtieġu disinji ta' kurrent għoli u kapaċità għolja. Eżempju huwa s-sistema ewlenija tas-sewqan tal-mutur ta' vettura tal-enerġija ġdida kif imsemmi fil-Fig. 3. F'din l-applikazzjoni, il-kapaċitatur għandu rwol ta' diżakkoppjar u ċ-ċirkwit għandu kurrent operattiv għoli. Il-kapaċitatur DC-Link tal-film għandu l-vantaġġ li jkun kapaċi jiflaħ kurrenti operattivi kbar (Irms). Ħu l-parametri ta' vettura tal-enerġija ġdida ta' 50~60kW bħala eżempju, il-parametri huma kif ġej: vultaġġ operattiv 330 Vdc, vultaġġ ripple 10Vrms, kurrent ripple 150Arms@10KHz.

Imbagħad il-kapaċità elettrika minima hija kkalkulata bħala:

Dan huwa faċli biex jiġi implimentat għad-disinn ta' capacitors tal-film. Jekk nassumu li jintużaw capacitors elettrolitiċi, jekk tiġi kkunsidrata 20mA/μF, il-kapaċitanza minima tal-capacitors elettrolitiċi hija kkalkulata biex tissodisfa l-parametri ta' hawn fuq kif ġej:

Dan jeħtieġ diversi kapaċitaturi elettrolitiċi konnessi b'mod parallel biex tinkiseb din il-kapaċitanza.

F'applikazzjonijiet ta' vultaġġ żejjed, bħal light rail, karozza tal-linja elettrika, subway, eċċ. Meta wieħed iqis li dawn il-potenzi huma konnessi mal-pantografu tal-lokomotiva permezz tal-pantografu, il-kuntatt bejn il-pantografu u l-pantografu huwa intermittenti matul il-vjaġġ tat-trasport. Meta t-tnejn ma jkunux f'kuntatt, il-provvista tal-enerġija hija appoġġjata mill-kapaċitatur tal-linka DC-Link, u meta l-kuntatt jiġi restawrat, jiġi ġġenerat il-vultaġġ żejjed. L-agħar każ huwa skariku sħiħ mill-kapaċitatur DC-Link meta jiġi skonnettjat, fejn il-vultaġġ tal-iskariku huwa ugwali għall-vultaġġ tal-pantografu, u meta l-kuntatt jiġi restawrat, il-vultaġġ żejjed li jirriżulta huwa kważi d-doppju tal-Un operattiv nominali. Għal kapaċitaturi tal-film, il-kapaċitatur DC-Link jista' jiġi mmaniġġjat mingħajr konsiderazzjoni addizzjonali. Jekk jintużaw kapaċitaturi elettrolitiċi, il-vultaġġ żejjed huwa 1.2Un. Ħu l-metro ta' Shanghai bħala eżempju. Un=1500Vdc, biex il-kapaċitatur elettrolitiku jikkunsidra l-vultaġġ huwa:

Imbagħad is-sitt capacitors ta' 450V għandhom jiġu konnessi f'serje. Jekk jintuża disinn ta' capacitor tal-film, faċilment jintlaħaq minn 600Vdc sa 2000Vdc jew saħansitra 3000Vdc. Barra minn hekk, l-enerġija fil-każ ta' skariku sħiħ tal-capacitor tifforma skariku ta' short circuit bejn iż-żewġ elettrodi, li jiġġenera kurrent kbir ta' żieda permezz tal-capacitor DC-Link, li ġeneralment ikun differenti għall-capacitors elettrolitiċi biex jissodisfaw ir-rekwiżiti.

Barra minn hekk, meta mqabbla mal-kapaċitaturi elettrolitiċi, il-kapaċitaturi tal-film DC-Link jistgħu jiġu ddisinjati biex jiksbu ESR baxxa ħafna (tipikament taħt l-10mΩ, u saħansitra inqas <1mΩ) u LS ta' awtoinduttanza (tipikament taħt il-100nH, u f'xi każijiet taħt l-10 jew 20nH). Dan jippermetti li l-kapaċitatur tal-film DC-Link jiġi installat direttament fil-modulu IGBT meta jiġi applikat, u b'hekk il-bus bar tiġi integrata fil-kapaċitatur tal-film DC-Link, u b'hekk telimina l-ħtieġa għal kapaċitatur tal-assorbitur IGBT dedikat meta jintużaw kapaċitaturi tal-film, u b'hekk tiffranka ammont sinifikanti ta' flus lid-disinjatur. Il-Figuri 2 u 3 juru l-ispeċifikazzjonijiet tekniċi ta' wħud mill-prodotti C3A u C3B.

3. Konklużjoni

Fil-bidu, il-kapaċitaturi DC-Link kienu l-aktar kapaċitaturi elettrolitiċi minħabba kunsiderazzjonijiet ta' spiża u daqs.

Madankollu, il-kapaċitaturi elettrolitiċi huma affettwati mill-kapaċità ta' reżistenza għall-vultaġġ u l-kurrent (ESR ħafna ogħla meta mqabbel mal-kapaċitaturi tal-film), għalhekk huwa meħtieġ li jiġu konnessi diversi kapaċitaturi elettrolitiċi f'serje u paralleli sabiex tinkiseb kapaċità kbira u jintlaħqu r-rekwiżiti tal-użu ta' vultaġġ għoli. Barra minn hekk, meta wieħed iqis il-volatilizzazzjoni tal-materjal tal-elettrolit, għandu jiġi mibdul regolarment. Applikazzjonijiet ġodda tal-enerġija ġeneralment jeħtieġu ħajja tal-prodott ta' 15-il sena, għalhekk irid jiġi mibdul darbtejn jew tliet darbiet matul dan il-perjodu. Għalhekk, hemm spiża u inkonvenjent konsiderevoli fis-servizz ta' wara l-bejgħ tal-magna kollha. Bl-iżvilupp tat-teknoloġija tal-kisi tal-metallizzazzjoni u t-teknoloġija tal-kapaċitaturi tal-film, kien possibbli li jiġu prodotti kapaċitaturi tal-filtru DC ta' kapaċità għolja b'vultaġġ minn 450V sa 1200V jew saħansitra ogħla b'film OPP ultra-rqiq (l-irqaq 2.7µm, anke 2.4µm) bl-użu tat-teknoloġija tal-vaporizzazzjoni tal-film tas-sigurtà. Min-naħa l-oħra, l-integrazzjoni tal-kapaċitaturi DC-Link mal-bus bar tagħmel id-disinn tal-modulu tal-inverter aktar kompatt u tnaqqas ħafna l-induttanza mitlufa taċ-ċirkwit biex tottimizza ċ-ċirkwit.