Kondenzátory jsou nezbytnou pasivní součástí elektrických obvodů kvůli jejich široké škále aplikací. Kromě toho je nutný výběr vhodného typu kondenzátoru pro obvod, protože kondenzátory se dělí na různé typy na základě jejich struktury a složení. Filmový kondenzátor je jedním z typů kondenzátorů, které mají dlouhou životnost, nízkou vlastní indukčnost a mohou absorbovat rázové proudy v obvodech bez poškození.
Obrys:
Co je to filmový kondenzátor
Konstrukce a provoz filmového kondenzátoru
Typy filmových kondenzátorů
Samoopravná funkce filmových kondenzátorů
Snubber Circuit
Výkonové filtry
EMI filtry
Závěr
Co je to filmový kondenzátor
Fóliový kondenzátor je ten, který má plastovou fólii jako dialektiku mezi svými deskami, díky čemuž je levnější a udržuje si své vlastnosti konstantní po delší dobu. Tato plastová fólie je poměrně tenká, protože má tloušťku jednoho mikrometru. Tento kondenzátor spadá do kategorie nepolarizovaného kondenzátoru, a proto je velmi užitečný v obvodech střídavého proudu. Fóliové kondenzátory vydrží přepětí, které je dvojnásobkem jejich jmenovité napěťové kapacity.
Konstrukce a provoz filmového kondenzátoru
Ve fóliovém kondenzátoru se používají různé typy plastových fólií, které mají různé vlastnosti, například polypropylenová fólie poskytuje vyšší izolační odpor a je vhodná pro obvody s vyššími proudy. Kromě toho má polypropylensulfid vysokou tepelnou odolnost a dobré tepelné vlastnosti, ale je drahý. Zde jsou tedy typy fólií s jejich charakteristikami, které se používají jako dielektrikum ve fóliových kondenzátorech:
Typ filmových kondenzátorů
Nyní na základě dielektrického filmového materiálu filmového kondenzátoru se jeho vlastnosti velmi liší, takže zde je tabulka, která zobrazuje charakteristiky filmových kondenzátorů založených na různých typech izolačního materiálu:
Pro další ilustraci konstrukce kondenzátorů existují dva typy fóliových kondenzátorů, jedním jsou fóliové kondenzátory a druhým jsou kovové kondenzátory nebo kondenzátory pro napařování:
Fóliové kondenzátory
Tento typ kondenzátoru má elektrody, které jsou vyrobeny z kovové fólie a které jsou vloženy mezi plastové fólie dielektrika. Jedná se o vinuté fóliové kondenzátory, které mohou být buď indukční, nebo neindukční, a rozdíl mezi nimi je v tom, že cílový indukční fóliový kondenzátor má své vývody přímo připojené k elektrodám před navinutím. Zatímco neindukční fóliový kondenzátor má vývody, které jsou připojeny ke koncovým plochám.
Neindukční fóliové elektrodové filmové kondenzátory vykazují nižší indukčnost a mají vysokofrekvenční charakteristiky ve srovnání s indukčními. U kondenzátoru s indukční fólií jsou kovové fólie umístěny mezi dvěma plastovými fóliemi a nejsou přímo spojeny:
Zatímco v neindukčním fóliovém kondenzátoru jsou kovové fólie umístěny tak, že každá fólie je umístěna v určité míře od plastových fólií dielektrika:
Metalizovaný filmový kondenzátor
Dalším typem filmového kondenzátoru je metalizovaný filmový kondenzátor, protože má tenkou kovovou vrstvu, která je nastříkána na jednu stranu dielektrické plastové fólie. Tato nanesená vrstva kovu na plastové fólii vytváří elektrodu kondenzátorů, která je poměrně tenká, díky čemuž je mnohem menší než fóliový kondenzátor elektrodového typu. Tyto kondenzátory jsou pouze neindukčního typu, ale mohou být buď vinutého typu, nebo laminovaného typu:
Fóliový kondenzátor funguje stejně jako obecný kondenzátor, to znamená, že když je k němu připojen napájecí zdroj, začíná se vytvářet potenciál mezi dvěma elektrodami. Když se náboj na obou deskách naakumuluje na jejich kapacitu, znamená to, že kondenzátor je plně nabitý. Tyto fóliové kondenzátory jsou dále vybaveny samoopravnou funkcí, která prodlužuje jejich životnost.
Samoopravná funkce filmových kondenzátorů
Kdykoli je izolace demetalizována v důsledku vysokého proudu, vysoké teploty nebo jakéhokoli přepětí, fóliový kondenzátor zoxiduje okolní usazený film. Tím se oddělí zbytek kapacitní oblasti od vadné a funguje tak správně:
Tato izolace oblasti poruchy od zbytku kondenzátoru však může také časem snížit kapacitu kondenzátoru. Dále je níže tabulka, která ukazuje degradaci kapacity kondenzátoru v průběhu času v důsledku oxidace:
Zde v tabulce výše ukazuje modrý graf kapacitu bez samoopravy, protože degradace může být extrémně vysoká, což vede k masivnímu selhání. Pokud jsou elektrody použity s pojistkami ve složení filmových kondenzátorů, pak bude degradační křivka ta v zelené barvě.
Pokud jsou pojistky nesprávně připojeny k primárnímu článku, může to vést k selhání kondenzátoru, což má za následek rychlou ztrátu kapacity. Hnědá křivka je pro vysoce výkonný filmový kondenzátor, který má správně segmentované elektrody, které mají podstatně vyšší hustotu díky impregnaci čistým olejem.
Tyto typy fóliových kondenzátorů jsou navrženy tak, aby při práci na hodnotách jmenovitého napětí a proudu neztratily více než 2 procenta původní kapacity. To je důvod, proč tyto filmové kondenzátory mívají delší životnost než jiné typy kondenzátorů a jsou široce používány ve střídavých obvodech.
Filmové kondenzátory v odlehčovacím obvodu
Výkonové obvody obvykle čelí proudovým a napěťovým špičkám v důsledku vyšších rychlostí změn napětí a k řešení takových problémů se používají odlehčovací obvody. Hlavně odlehčovací obvody mají filmové kondenzátory pro snížení elektromagnetického rušení a namáhání polovodičů. Fóliový kondenzátor snese vyšší rychlost změny napětí, která může způsobit, že jím projde vyšší proud. Dielektrická plastová fólie z polypropylenu v kondenzátoru se tedy bude dobře hodit, protože má schopnost odolat napěťovým a proudovým špičkám díky nízkému ekvivalentnímu sériovému odporu a indukčnosti:
Když je MOSFET vypnutý, kondenzátor se nabije přes odpor R 1 a když je MOSFET v zapnutém stavu, kondenzátor se vybije přes odpor a zem.
Filmový kondenzátor jako výkonové filtry
Pro odfiltrování signálů v invertorech a motorech propouštějí kondenzátory na výstupu vysoké zvlněné proudy, aby se snížila úroveň rychlosti změny napětí. To nakonec snižuje napětí a elektromagnetické napětí v systému. Praktická implementace filmových kondenzátorů jako výkonového filtru je uvedena níže v obvodu:
Když je připojeno AC napájení, kondenzátory by měly být nepolarizované s vyloučením použití hliníkových elektrolytických kondenzátorů.
Filmové kondenzátory jako EMI filtry
K filtrování elektromagnetického rušení pro obvody se používají kondenzátory s metalizovanou fólií, protože mají poruchový režim otevřeného obvodu a schopnost vypořádat se s vysokým napětím. Existují dvě kategorie kondenzátorů při zapojení do silových obvodů na základě jejich použití. Kondenzátory s označením X jsou kondenzátory, které jsou připojeny k lince, často nazývané jako nulové kondenzátory a používají se pro diferenciální filtrování EMI.
Zatímco kondenzátory, které jsou zapojeny v řadě se zemí, jsou kategorizovány jako Y a často se nazývají linkové bypass kondenzátory. Tyto kondenzátory obcházejí vodiče k zemi, což se nazývá společný režim filtrování EMI. Protože tyto kondenzátory mohou selhat, existují speciální režimy pro případ poruchy, to znamená, že když kondenzátor X selže, dojde ke zkratu, což má za následek vypnutí jističe. Pokud navíc selže kondenzátor Y, vytvoří se otevřený obvod, který minimalizuje riziko úrazu elektrickým proudem.
Navíc v případě selhání kondenzátoru X povede k vypnutí systému a v případě selhání kondenzátoru Y bude systém pokračovat v provozu, ale filtrování EMI se sníží. Níže je uvedena tabulka, která ukazuje bezpečnostní hodnocení kondenzátorů na základě jejich zapojení obvodů:
Nyní pro další ilustraci použití filmových kondenzátorů pro filtrování EMI je zde jednoduchý AC obvod elektrického vedení využívající kondenzátory jako filtry EMI:
Nízká vlastní indukčnost fóliových kondenzátorů představuje výhodu, protože udržuje vysokou rezonanci kondenzátoru. Zde je kondenzátor X zapojen mezi linku a nulový vodič, zatímco kondenzátory Y jsou zapojeny mezi linku a zem.
Závěr
Fóliové kondenzátory mají velký význam, pokud jde o výkonové obvody, kvůli jejich odlišným vlastnostem a jednou z nich jsou samoléčivé vlastnosti. Tato vlastnost zvyšuje životnost kondenzátoru a také zabraňuje selhání systému.
Kromě toho jsou tyto filmové kondenzátory rozděleny do typů: jeden je fóliová elektroda a druhý je kondenzátor s metalizovaným filmem. Podobně se filmové kondenzátory také liší v závislosti na typu izolačního materiálu pro dielektrikum, protože složení dielektrika ovlivňuje pracovní vlastnosti filmového kondenzátoru. Fóliové kondenzátory kvůli jmenovitému zvlnění proudu a funkci samoopravy jsou preferovány před hliníkovými elektrolytickými kondenzátory.