Kondenzatorji so bistvena pasivna komponenta električnih tokokrogov zaradi njihove široke uporabe. Poleg tega je treba izbrati primeren tip kondenzatorja za vezje, saj so kondenzatorji razdeljeni na različne vrste glede na njihovo strukturo in sestavo. Filmski kondenzator je ena od vrst kondenzatorjev, ki ima dolgo življenjsko dobo, nizko samoinduktivnost in lahko absorbira napetostne sunke v tokokrogih, ne da bi se pri tem poškodoval.
Oris:
Kaj je filmski kondenzator
Konstrukcija in delovanje filmskega kondenzatorja
Vrste filmskih kondenzatorjev
Lastnost filmskih kondenzatorjev za samozdravljenje
Dušilno vezje
Napajalni filtri
EMI filtri
Zaključek
Kaj je filmski kondenzator
Filmski kondenzator je tisti, ki ima plastično folijo kot dialektiko med svojimi ploščami, zaradi česar je cenejši in ohranja svoje lastnosti konstantne dlje časa. Ta plastična folija je precej tanka, saj ima debelino en mikrometer. Ta kondenzator spada v kategorijo nepolariziranih kondenzatorjev, zaradi česar je zelo uporaben v izmeničnih tokokrogih. Filmski kondenzatorji lahko prenesejo prenapetost, ki je dvakrat večja od nazivne napetostne zmogljivosti.
Konstrukcija in delovanje filmskega kondenzatorja
V filmskem kondenzatorju se uporabljajo različne vrste plastičnih folij, ki imajo različne značilnosti, na primer polipropilenska folija zagotavlja večjo izolacijsko upornost in je primerna za tokokroge z višjimi tokovi. Poleg tega ima polipropilen sulfid visoko toplotno odpornost in dobre toplotne lastnosti, vendar je drag. Tukaj so torej vrste filmov z njihovimi značilnostmi, ki se uporabljajo kot dielektriki v filmskih kondenzatorjih:
Vrsta filmskih kondenzatorjev
Glede na material dielektričnega filma filmskega kondenzatorja se njegove značilnosti zelo razlikujejo, zato je tukaj tabela, ki prikazuje značilnosti filmskih kondenzatorjev na podlagi različnih vrst izolacijskega materiala:
Za nadaljnjo ponazoritev konstrukcije kondenzatorjev obstajata dve vrsti filmskih kondenzatorjev, eden je folijski kondenzator, drugi pa kovinski kondenzator ali kondenzator za nanašanje pare:
Kondenzatorji s folijo
Ta vrsta kondenzatorja ima elektrode, ki so narejene iz kovinske folije in so stisnjene med plastične folije dielektrika. To so naviti filmski kondenzatorji, ki so lahko induktivni ali neinduktivni, razlika med obema pa je v tem, da ima ciljni induktivni folijski kondenzator svoje sponke neposredno povezane z elektrodami pred navijanjem. Medtem ko ima kondenzator iz neinduktivne folije sponke, ki so povezane s končnimi ploskvami.
Neinduktivni filmski kondenzatorji iz folijske elektrode imajo manjšo induktivnost in imajo visokofrekvenčne značilnosti v primerjavi z induktivnimi. V kondenzatorju z induktivno folijo so kovinske folije nameščene med dve plastični foliji in niso neposredno povezane:
Medtem ko so v neinduktivnem kondenzatorju iz folijske folije kovinske folije nameščene tako, da je vsaka folija postavljena v določeni meri od plastične plasti dielektrika:
Metaliziran filmski kondenzator
Druga vrsta filmskega kondenzatorja je metaliziran filmski kondenzator, saj ima tanko kovinsko plast, ki je razpršena na eni strani dielektrične plastične folije. Ta nanešena plast kovine na plastični foliji ustvari elektrodo kondenzatorjev, ki je precej tanka, zaradi česar je veliko manjša od filmskega kondenzatorja v obliki elektrode. Ti kondenzatorji so le neinduktivni, vendar so lahko naviti ali laminirani:
Filmski kondenzator deluje enako kot običajni kondenzator, to je, ko je nanj priključen napajalnik, se začne nabirati potencial med obema elektrodama. Ko se naboj na obeh ploščah zbere do njune zmogljivosti, to pomeni, da je kondenzator popolnoma napolnjen. Poleg tega imajo ti filmski kondenzatorji funkcijo samozdravljenja, ki jim podaljša življenjsko dobo.
Lastnost filmskih kondenzatorjev za samozdravljenje
Kadarkoli je izolacija demetalizirana zaradi visokega toka, visoke temperature ali kakršne koli prenapetosti, filmski kondenzator oksidira okoliški odloženi film. To loči preostalo območje zmogljivosti od okvarjenega in tako še naprej pravilno deluje:
Vendar pa lahko ta izolacija območja napake od preostalega kondenzatorja sčasoma tudi zmanjša kapacitivnost kondenzatorja. Poleg tega je spodnja tabela, ki prikazuje poslabšanje kapacitivnosti kondenzatorja skozi čas zaradi oksidacije:
Tukaj v tabeli nad modrim grafom je prikazana kapacitivnost brez samozdravljenja, saj je lahko degradacija izjemno visoka, kar vodi do velike okvare. Če se elektrode uporabljajo z varovalkami v sestavi filmskih kondenzatorjev, bo degradacijska krivulja tista v zeleni barvi.
Če so varovalke nepravilno priključene na primarno celico, lahko pride do okvare kondenzatorja, kar povzroči hitro izgubo kapacitivnosti. Rjava krivulja je za visokozmogljiv filmski kondenzator, ki ima pravilno segmentirane elektrode, ki ima znatno večjo gostoto zaradi impregnacije s čistim oljem.
Te vrste filmskih kondenzatorjev so zasnovane tako, da ne izgubijo več kot 2 odstotka prvotne kapacitivnosti med delovanjem na nazivni vrednosti napetosti in toka. Zato imajo ti filmski kondenzatorji običajno daljšo življenjsko dobo kot druge vrste kondenzatorjev in se pogosto uporabljajo v izmeničnih tokokrogih.
Filmski kondenzatorji v dušilnem krogu
Napajalni tokokrogi se običajno soočajo s tokovnimi in napetostnimi konicami zaradi višjih stopenj spreminjanja napetosti in za reševanje takšnih težav se uporabljajo dušilna vezja. V glavnem imajo dušilna vezja filmske kondenzatorje za zmanjšanje elektromagnetnih motenj in napetosti polprevodnikov. Filmski kondenzator lahko prenese višjo stopnjo spremembe napetosti, kar lahko povzroči večji tok skozi njega. Torej se bo dielektrična plastična folija iz polipropilena v kondenzatorju dobro ujemala, saj lahko prenese napetostne in tokovne konice zaradi nizke ekvivalentne serijske upornosti in induktivnosti:
Ko je MOSFET izklopljen, se bo kondenzator polnil skozi upor R 1 in ko je MOSFET vklopljen, se bo kondenzator izpraznil skozi upor in maso.
Filmski kondenzator kot močnostni filtri
Za filtriranje signalov v pretvornikih in motorjih kondenzatorji na izhodu prepuščajo visoke valovite tokove, da se zmanjša stopnja spreminjanja napetosti. To končno zmanjša obremenitev in elektromagnetno obremenitev v sistemu. Praktična izvedba filmskih kondenzatorjev kot močnostnega filtra je podana spodaj v vezju:
Ko je priključen napajalnik z izmeničnim tokom, morajo biti kondenzatorji nepolarizirani, razen uporabe aluminijastih elektrolitskih kondenzatorjev.
Filmski kondenzatorji kot filtri EMI
Za filtriranje elektromagnetnih motenj za vezja se uporabljajo metalizirani filmski kondenzatorji zaradi njihovega načina odpovedi odprtega tokokroga in sposobnosti obvladovanja visokih napetosti. Glede na uporabo obstajata dve kategoriji kondenzatorjev, kadar so priključeni v močnostna vezja. Tisti z oznako X so kondenzatorji, ki so povezani med linijo, pogosto imenovani kondenzatorji med linijo in nevtralnim kondenzatorjem in se uporabljajo za diferencialno filtriranje EMI.
Medtem ko so kondenzatorji, ki so v liniji povezani z zemljo, kategorizirani kot Y in se pogosto imenujejo linijski obvodni kondenzatorji. Ti kondenzatorji zaobidejo žice do tal, kar se imenuje običajni način filtriranja EMI. Ker ti kondenzatorji lahko odpovejo, obstajajo posebni načini v primeru okvare, to je, ko kondenzator X odpove, povzroči kratek stik, ki povzroči sprožitev odklopnika. Poleg tega, če kondenzator Y odpove, bo ustvaril odprt tokokrog, kar zmanjša tveganje električnega udara.
Poleg tega bo v primeru okvare kondenzatorja X prišlo do zaustavitve sistema, v primeru okvare kondenzatorja Y pa bo sistem še naprej deloval, vendar bo filtriranje EMI zmanjšano. Tukaj je spodnja tabela, ki prikazuje varnostne ocene za kondenzatorje glede na njihove povezave v vezju:
Za nadaljnjo ponazoritev uporabe filmskih kondenzatorjev za filtriranje EMI je tukaj preprost izmenični tokokrog električnega voda, ki uporablja kondenzatorje kot filtre EMI:
Nizka samoinduktivnost filmskih kondenzatorjev predstavlja prednost, saj ohranja resonanco kondenzatorja visoko. Tu je kondenzator X priključen med linijo in nevtralno napeljavo, medtem ko so kondenzatorji Y povezani med linijo in zemljo.
Zaključek
Filmski kondenzatorji imajo velik pomen, ko gre za napajalna vezja, zaradi svojih različnih značilnosti in ena je lastnost samozdravljenja. Ta lastnost poveča življenjsko dobo kondenzatorja in tudi prepreči okvaro sistema.
Poleg tega so ti filmski kondenzatorji razdeljeni na vrste: eden je folijasta elektroda, drugi pa metaliziran filmski kondenzator. Podobno se filmski kondenzatorji razlikujejo tudi glede na vrsto izolacijskega materiala za dielektrik, saj dielektrična sestava vpliva na delovne lastnosti filmskega kondenzatorja. Filmski kondenzatorji imajo prednost pred aluminijastimi elektrolitskimi kondenzatorji zaradi valovitosti toka in lastnosti samozdravljenja.