Bu həftə keçən həftəki məqaləmizlə davam edirik.

1.2 Elektrolitik kondensatorlar

Elektrolitik kondansatörlərdə istifadə olunan dielektrik, alüminiumun korroziyasından əmələ gələn, dielektrik sabitliyi 8-dən 8,5-ə qədər və işləyən dielektrik gücü təxminən 0,07V/A (1µm=10000A) olan alüminium oksiddir.Ancaq belə bir qalınlığa nail olmaq mümkün deyil.Alüminium təbəqənin qalınlığı elektrolitik kondansatörlərin tutum əmsalını (xüsusi tutumunu) azaldır, çünki yaxşı enerji saxlama xüsusiyyətlərini əldə etmək üçün alüminium folqa alüminium oksid filmi yaratmaq üçün həkk edilməlidir və səth bir çox qeyri-bərabər səthlər meydana gətirəcəkdir.Digər tərəfdən, elektrolitin müqaviməti aşağı gərginlik üçün 150Ωcm və yüksək gərginlik üçün (500V) 5kΩcm-dir.Elektrolitin daha yüksək müqaviməti elektrolitik kondansatörün tab gətirə biləcəyi RMS cərəyanını adətən 20mA/µF-ə qədər məhdudlaşdırır.

Bu səbəblərə görə elektrolitik kondansatörlər tipik olaraq 450V maksimum gərginlik üçün nəzərdə tutulmuşdur (bəzi fərdi istehsalçılar 600V üçün dizayn edirlər).Buna görə daha yüksək gərginliklər əldə etmək üçün kondansatörləri sıra ilə birləşdirərək onlara nail olmaq lazımdır.Bununla belə, hər bir elektrolitik kondansatörün izolyasiya müqavimətindəki fərqə görə, hər bir seriyaya qoşulmuş kondansatörün gərginliyini tarazlaşdırmaq üçün hər bir kondansatora bir rezistor qoşulmalıdır.Bundan əlavə, elektrolitik kondansatörlər polarizasiyalı cihazlardır və tətbiq olunan tərs gərginlik 1,5 dəfə Un-dan çox olduqda, elektrokimyəvi reaksiya baş verir.Tətbiq olunan tərs gərginlik kifayət qədər uzun olduqda, kondansatör töküləcək.Bu fenomenin qarşısını almaq üçün istifadə edildikdə hər bir kondansatörün yanında bir diod birləşdirilməlidir.Bundan əlavə, elektrolitik kondansatörlərin gərginlik artımı müqaviməti ümumiyyətlə 1,15 dəfə Un, yaxşı olanlar isə 1,2 dəfə Un çata bilər.Beləliklə, dizaynerlər onlardan istifadə edərkən yalnız sabit iş gərginliyini deyil, həm də gərginliyi nəzərə almalıdırlar.Xülasə olaraq, film kondensatorları və elektrolitik kondansatörlər arasında aşağıdakı müqayisə cədvəli çəkilə bilər, Şəkil 1-ə baxın.

2. Tətbiq təhlili

Filtrlər kimi DC-Link kondansatörləri yüksək cərəyan və yüksək tutumlu dizayn tələb edir.Buna misal olaraq Şəkil 3-də qeyd olunduğu kimi yeni enerji daşıyan avtomobilin əsas motor ötürücü sistemini göstərmək olar.Bu tətbiqdə kondansatör ayırıcı rol oynayır və dövrə yüksək əməliyyat cərəyanına malikdir.Film DC-Link kondansatörünün üstünlüyü böyük əməliyyat cərəyanlarına (Irms) tab gətirə bilir.Nümunə olaraq 50~60kW yeni enerjili avtomobil parametrlərini götürək, parametrlər aşağıdakılardır: iş gərginliyi 330 Vdc, dalğalanma gərginliyi 10Vrms, dalğalanma cərəyanı 150Arms@10KHz.

Sonra minimum elektrik tutumu aşağıdakı kimi hesablanır:

Bu film kondansatör dizaynı üçün həyata keçirmək üçün asandır.Elektrolitik kondensatorların istifadə edildiyini fərz etsək, 20mA/μF nəzərə alınarsa, yuxarıda göstərilən parametrlərə cavab vermək üçün elektrolitik kondansatörlərin minimum tutumu aşağıdakı kimi hesablanır:

Bu, bu tutumu əldə etmək üçün paralel qoşulmuş bir neçə elektrolitik kondansatör tələb edir.

Yüngül dəmir yolu, elektrik avtobusu, metro və s. kimi həddindən artıq gərginlik tətbiqlərində. Bu güclərin pantoqraf vasitəsilə lokomotiv pantoqrafına qoşulduğunu nəzərə alsaq, daşınma zamanı pantoqrafla pantoqraf arasındakı təmas fasilələrlə olur.İkisi təmasda olmadıqda, enerji təchizatı DC-L mürəkkəb kondansatörü tərəfindən dəstəklənir və kontakt bərpa edildikdə, həddindən artıq gərginlik yaranır.Ən pis hal DC-Link kondansatörünün söküldükdə tam boşalmasıdır, burada boşalma gərginliyi pantoqraf gərginliyinə bərabərdir və təmas bərpa edildikdə, nəticədə yaranan həddindən artıq gərginlik nominal işləmə Un-dan demək olar ki, iki dəfə çoxdur.Film kondensatorları üçün DC-Link kondensatoru əlavə nəzərə alınmadan idarə oluna bilər.Elektrolitik kondansatörlərdən istifadə edilərsə, həddindən artıq gərginlik 1,2Un təşkil edir.Məsələn, Şanxay metrosunu götürək.Un=1500Vdc, elektrolitik kondansatör üçün gərginliyi nəzərə almaq lazımdır:

Sonra altı 450V kondansatör ardıcıl olaraq birləşdirilməlidir.Film kondansatör dizaynı 600Vdc-dən 2000Vdc-ə qədər və ya hətta 3000Vdc-də istifadə olunarsa, asanlıqla əldə edilir.Bundan əlavə, kondansatörün tam boşaldılması vəziyyətində enerji iki elektrod arasında qısaqapanma boşalması meydana gətirir, DC-Link kondansatörü vasitəsilə böyük bir başlanğıc cərəyanı yaradır ki, bu da adətən elektrolitik kondansatörlərin tələblərə cavab verməsi üçün fərqlidir.

Bundan əlavə, elektrolitik kondansatörlərlə müqayisədə DC-Link film kondensatorları çox aşağı ESR (adətən 10 mΩ-dan aşağı və hətta daha aşağı <1 mΩ) və öz-indüktans LS (adətən 100nH-dən aşağı, bəzi hallarda isə 10 və ya 20nH-dan aşağı) əldə etmək üçün dizayn edilə bilər. .Bu, DC-Link film kondensatorunu tətbiq olunduqda birbaşa IGBT moduluna quraşdırmaq imkanı verir ki, bu da şin zolağının DC-Link film kondansatörünə inteqrasiya olunmasına imkan verir, beləliklə, film kondensatorlarından istifadə edərkən xüsusi IGBT absorber kondensatoruna ehtiyacı aradan qaldırır, qənaət edir. dizaynerə əhəmiyyətli miqdarda pul.Şəkil 2.və 3 bəzi C3A və C3B məhsullarının texniki xüsusiyyətlərini göstərir.

3. Nəticə

İlk günlərdə DC-Link kondansatörləri qiymət və ölçü mülahizələrinə görə əsasən elektrolitik kondansatörlər idi.

Bununla belə, elektrolitik kondansatörlər gərginlik və cərəyana davamlılıq qabiliyyətindən təsirlənir (film kondensatorları ilə müqayisədə daha yüksək ESR), buna görə də böyük tutum əldə etmək və yüksək gərginlikdən istifadə tələblərinə cavab vermək üçün bir neçə elektrolitik kondensatoru ardıcıl və paralel birləşdirmək lazımdır.Bundan əlavə, elektrolit materialının uçuculuğunu nəzərə alaraq, müntəzəm olaraq dəyişdirilməlidir.Yeni enerji tətbiqləri ümumiyyətlə 15 il məhsul ömrü tələb edir, ona görə də bu müddət ərzində 2-3 dəfə dəyişdirilməlidir.Buna görə də, bütün maşının satış sonrası xidmətində xeyli xərc və narahatlıq var.Metalizasiya örtük texnologiyası və film kondansatör texnologiyasının inkişafı ilə ultra nazik OPP filmi (ən incə 2,7µm, hətta 2,4µm) ilə gərginliyi 450V-dən 1200V-dək və ya daha yüksək olan yüksək tutumlu DC filtr kondensatorlarını istehsal etmək mümkün olmuşdur. təhlükəsizlik filminin buxarlanması texnologiyası.Digər tərəfdən, DC-Link kondensatorlarının şinlə inteqrasiyası inverter modulunun dizaynını daha yığcam edir və dövrəni optimallaşdırmaq üçün dövrənin başıboş endüktansını xeyli azaldır.