Kondenzátory sú nevyhnutnou pasívnou súčasťou elektrických obvodov kvôli ich širokému spektru aplikácií. Okrem toho je potrebný výber vhodného typu kondenzátora pre obvod, pretože kondenzátory sú rozdelené do rôznych typov na základe ich štruktúry a zloženia. Filmový kondenzátor je jedným z typov kondenzátorov, ktoré majú dlhú životnosť, nízku vlastnú indukčnosť a dokážu absorbovať napäťové rázy v obvodoch bez poškodenia.
Obrys:
Čo je to filmový kondenzátor
Konštrukcia a práca filmového kondenzátora
Typy filmových kondenzátorov
Samoliečivá funkcia filmových kondenzátorov
Tlmiaci okruh
Výkonové filtre
EMI filtre
Záver
Čo je to filmový kondenzátor
Fóliový kondenzátor je ten, ktorý má plastovú fóliu ako dialektiku medzi svojimi doskami, vďaka čomu je lacnejší a dlhšie si zachováva konštantné vlastnosti. Táto plastová fólia je pomerne tenká, pretože má hrúbku jeden mikrometer. Tento kondenzátor patrí do kategórie nepolarizovaného kondenzátora, a preto je veľmi užitočný v obvodoch striedavého prúdu. Fóliové kondenzátory dokážu odolať prepätiu, ktoré je dvojnásobkom ich menovitej napäťovej kapacity.
Konštrukcia a práca filmového kondenzátora
Vo fóliovom kondenzátore sa používajú rôzne typy plastových fólií, ktoré majú rôzne vlastnosti, napríklad polypropylénová fólia poskytuje vyšší izolačný odpor a je vhodná pre obvody s vyššími prúdmi. Okrem toho má polypropylénsulfid vysokú tepelnú odolnosť a dobré tepelné vlastnosti, ale je drahý. Takže tu sú typy filmov s ich charakteristikami, ktoré sa používajú ako dielektrikum vo filmových kondenzátoroch:
Typ filmových kondenzátorov
Teraz na základe dielektrického filmového materiálu filmového kondenzátora sa jeho charakteristiky veľmi líšia, takže tu je tabuľka, ktorá zobrazuje charakteristiky filmových kondenzátorov založených na rôznych typoch izolačného materiálu:
Na ďalšiu ilustráciu konštrukcie kondenzátorov existujú dva typy filmových kondenzátorov, jedným sú fóliové kondenzátory a druhým sú kovové kondenzátory alebo kondenzátory na naparovanie:
Fóliové filmové kondenzátory
Tento typ kondenzátora má elektródy, ktoré sú vyrobené z kovovej fólie a ktoré sú vložené medzi plastové fólie dielektrika. Ide o navinuté fóliové kondenzátory, ktoré môžu byť buď indukčné alebo neindukčné a rozdiel medzi nimi je v tom, že cieľový indukčný fóliový kondenzátor má svoje svorky priamo spojené s elektródami pred navíjaním. Zatiaľ čo neindukčný fóliový kondenzátor má svorky, ktoré sú pripojené ku koncovým plochám.
Neindukčné fóliové elektródové filmové kondenzátory vykazujú nižšiu indukčnosť a majú vysokofrekvenčné charakteristiky v porovnaní s indukčnými. Vo fóliovom kondenzátore s indukčnou fóliou sú kovové fólie umiestnené medzi dvoma plastovými fóliami a nie sú priamo spojené:
Zatiaľ čo v neindukčnom fóliovom kondenzátore sú kovové fólie umiestnené tak, že každá fólia je umiestnená v určitej miere od plastových fólií dielektrika:
Metalizovaný filmový kondenzátor
Ďalším typom filmového kondenzátora je metalizovaný filmový kondenzátor, pretože má tenkú kovovú vrstvu, ktorá je nastriekaná na jednu stranu dielektrického plastového filmu. Táto nanesená vrstva kovu na plastovom filme vytvára elektródu kondenzátorov, ktorá je dosť tenká, čo ju robí oveľa menšou ako elektródový filmový kondenzátor. Tieto kondenzátory sú len neindukčného typu, ale môžu byť buď vinutého typu, alebo laminovaného typu:
Fóliový kondenzátor funguje rovnako ako všeobecný kondenzátor, to znamená, že keď je k nemu pripojený napájací zdroj, začína sa vytvárať potenciál medzi dvoma elektródami. Keď sa náboj na oboch doskách naakumuluje na ich kapacitu, znamená to, že kondenzátor je úplne nabitý. Ďalej tieto filmové kondenzátory prichádzajú s funkciou samoopravy, ktorá predlžuje ich životnosť.
Samoliečivá funkcia filmových kondenzátorov
Kedykoľvek dôjde k demetalizácii izolácie v dôsledku vysokého prúdu, vysokej teploty alebo akéhokoľvek prepätia, filmový kondenzátor oxiduje okolitý nanesený film. Tým sa oddelí zvyšok kapacitnej oblasti od chybnej, a tak funguje správne:
Táto izolácia oblasti poruchy od zvyšku kondenzátora však môže časom znížiť aj kapacitu kondenzátora. Ďalej je uvedená tabuľka, ktorá ukazuje degradáciu kapacity kondenzátora v priebehu času v dôsledku oxidácie:
Tu v tabuľke vyššie modrý graf ukazuje kapacitu bez samoliečenia, pretože degradácia môže byť extrémne vysoká, čo vedie k masívnemu zlyhaniu. Ak sa elektródy používajú s poistkami v zložení filmových kondenzátorov, potom bude krivka degradácie tá v zelenej farbe.
Ak sú poistky nesprávne pripojené k primárnemu článku, môže to viesť k poruche kondenzátora, čo vedie k rýchlej strate kapacity. Hnedá krivka je pre vysokovýkonný filmový kondenzátor, ktorý má správne segmentované elektródy, ktoré majú značne vyššiu hustotu vďaka impregnácii čistým olejom.
Tieto typy fóliových kondenzátorov sú navrhnuté tak, aby pri práci s menovitými hodnotami napätia a prúdu nestrácali viac ako 2 percentá pôvodnej kapacity. To je dôvod, prečo tieto filmové kondenzátory majú tendenciu mať vyššiu životnosť ako iné typy kondenzátorov a sú široko používané v obvodoch striedavého prúdu.
Filmové kondenzátory v tlmiacom obvode
Silové obvody zvyčajne čelia prúdovým a napäťovým špičkám v dôsledku vyšších rýchlostí zmien napätí a na riešenie takýchto problémov sa používajú tlmiace obvody. Hlavne tlmiace obvody majú filmové kondenzátory na zníženie elektromagnetického rušenia a namáhania polovodičov. Fóliový kondenzátor znesie vyššiu rýchlosť zmeny napätia, čo môže spôsobiť, že ním prejde vyšší prúd. Takže dielektrická plastová fólia z polypropylénu v kondenzátore bude vhodná, pretože má schopnosť odolať napäťovým a prúdovým špičkám vďaka nízkemu ekvivalentnému sériovému odporu a indukčnosti:
Keď je MOSFET vypnutý, kondenzátor sa bude nabíjať cez odpor R 1 a keď je MOSFET v zapnutom stave, kondenzátor sa vybije cez odpor a zem.
Filmový kondenzátor ako výkonové filtre
Aby sa odfiltrovali signály v meničoch a motoroch, kondenzátory na výstupe prepúšťajú vysoké zvlnené prúdy, aby sa znížili úrovne rýchlosti zmeny napätia. To v konečnom dôsledku znižuje napätie a elektromagnetické napätie v systéme. Praktická implementácia filmových kondenzátorov ako výkonového filtra je uvedená nižšie v obvode:
Keď je pripojené striedavé napájanie, kondenzátory by mali byť nepolarizované, s výnimkou použitia hliníkových elektrolytických kondenzátorov.
Filmové kondenzátory ako EMI filtre
Na filtrovanie elektromagnetického rušenia pre obvody sa používajú kondenzátory s metalizovanou fóliou kvôli ich poruchovému režimu otvoreného obvodu a schopnosti vysporiadať sa s vysokým napätím. Existujú dve kategórie kondenzátorov pri zapojení do silových obvodov na základe ich použitia. Kondenzátory s označením X sú kondenzátory, ktoré sú pripojené k linke, často nazývané ako linková k nulovému kondenzátoru a používajú sa na diferenciálne filtrovanie EMI.
Zatiaľ čo kondenzátory, ktoré sú zapojené v rade so zemou, sú kategorizované ako Y a často sa nazývajú obtokové kondenzátory. Tieto kondenzátory obchádzajú vodiče k zemi, čo sa nazýva bežný režim filtrovania EMI. Pretože tieto kondenzátory môžu zlyhať, existujú špeciálne režimy v prípade poruchy, to znamená, že keď kondenzátor X zlyhá, vytvorí skrat, čo vedie k vypnutiu ističa. Navyše, ak Y kondenzátor zlyhá, vytvorí sa otvorený obvod, ktorý minimalizuje riziko úrazu elektrickým prúdom.
Okrem toho v prípade zlyhania kondenzátora X povedie k vypnutiu systému a v prípade zlyhania kondenzátora Y systém zostane v prevádzke, ale zníži sa filtrovanie EMI. Nižšie je uvedená tabuľka, ktorá ukazuje bezpečnostné hodnotenia kondenzátorov na základe ich obvodových pripojení:
Teraz na ďalšiu ilustráciu použitia filmových kondenzátorov na filtrovanie EMI je tu jednoduchý obvod striedavého prúdu elektrického vedenia, ktorý používa kondenzátory ako filtre EMI:
Nízka vlastná indukčnosť filmových kondenzátorov predstavuje výhodu, pretože udržuje rezonanciu kondenzátora na vysokej úrovni. Tu je kondenzátor X zapojený medzi linku a neutrál, zatiaľ čo kondenzátory Y sú zapojené medzi linku a zem.
Záver
Filmové kondenzátory majú veľký význam, pokiaľ ide o silové obvody, kvôli ich odlišným vlastnostiam a jednou z nich sú samoliečiace vlastnosti. Táto vlastnosť zvyšuje životnosť kondenzátora a tiež zabraňuje zlyhaniu systému.
Okrem toho sú tieto filmové kondenzátory rozdelené do typov: jeden je fóliová elektróda a druhý je metalizovaný filmový kondenzátor. Podobne sa filmové kondenzátory tiež líšia v závislosti od typu izolačného materiálu pre dielektrikum, pretože zloženie dielektrika ovplyvňuje pracovné charakteristiky filmového kondenzátora. Fóliové kondenzátory kvôli menovitému zvlneniu prúdu a vlastnostiam samoopravy sú uprednostňované pred hliníkovými elektrolytickými kondenzátormi.