C 2.2 paperi kondensaattorit
tämän otsikon käsittelemme pääasiassa puhdasta paperia dielectrics. Samalla on todettava, että paperin ja muovin yhdistelmät, toisin sanoen sekalaiset eristeet, ovat melko yleisiä.
c 2.2.1 paperi/folio
kaupallisen kondensaattorin historia alkoi paperikalvon eristeistä ja alumiinifolioiden elektrodeista. Koska paperi on huokoista, se on kyllästettävä koronaefektien ja leimahdusten estämiseksi. Se tehdään käyttämällä sulatettua vahaa tai erilaisia öljyjä, muun muassa mineraali-ja silikoniöljyjä. Öljyt lisäävät tensionaalista stabiilisuutta, mutta vähentävät jossain määrin er: tä. Kuitupaperilla on er ≈ 6,6 ja mineraaliöljyllä ≈ 2,3, mikä antaa kyllästetylle käämille er-arvon, joka vaihtelee välillä 3,1-4,5. Erot riippuvat ennen kaikkea vetovoiman käämityksen aikana tuottamasta käämityspaineesta.
aiemmin käytettiin vähintään kahta kyllästettyä paperikalvoa paperin luonteen vuoksi. Nykyään käytetään usein sekoitettuja eristeitä, joissa paperi on yhdistetty muovikalvoihin, yleensä polyesteriin (PET) tai polypropeeniin.
koska kunkin esitetyn materiaalityypin mukaisissa yhteenvetotaulukoissa ei käsitellä kyllästysaineita ja sekoitettuja eristeitä erikseen, mainitsemme joitakin niiden ominaisuuksia seuraavassa taulukossa C2-2.
taulukko C2-2. Tan δ, 1 kHz ja er joillekin sekaelektroille.
Öljykyllästettyä paperia käytetään ennen kaikkea sähkö -, verkko-ja eräissä läpisyöttökondensaattoreissa. Tässä käsikirjassa rajoitumme niihin pienempiin tyyppeihin, jotka kuuluvat elektronisiin komponentteihin. Ne muodostavat häipyminen komponentti Luokka, että enemmän ja enemmän korvataan muovi eristeet.
yleisissä kuluttajakäyttöön tarkoitetuissa sähköverkossa ja syöttökondensaattoreissa kuoret sisältävät vain pienen määrän öljyä. Suurin osa siitä on paperilehdissä. Kyllästys suoritetaan tyhjiössä valmiille käämille sen jälkeen, kun paperi on ensin kuivattu huolellisesti uunissa.
C 2, 2.2 MP (metalloitu paperi)
ensimmäinen metalloitu kalvokondensaattori rakennettiin metalloidulla paperilla. MP-folio näyttää periaatteessa samalta kuin kuvassa C2-18.
kuva C2-18. Poikkileikkaus läpi MP folio.
kyllästysaineina kiinteät aineet kuten epoksi ovat vallitsevia, mutta kasviöljyjä voi esiintyä tietyntyyppisinä. Kyllästys suojaa myös sinkin metallointia vesipitoiselta korroosiolta ja hapettumiselta. Koska paperi on huokoista ja tietyissä kohdissa voi olla joitakin epäpuhtauksia tai heikkouksia, on ammattikäytössä käytettävä malleja, joissa on vähintään kaksi kerrosta paperikalvoja. Riski siitä, että yhden kalvon heikko kohta laskeutuu toista vastapäätä seuraavassa kerroksessa, on mahdollisimman pieni. Sijasta ylimääräinen paperi folio nykyään sekoitettu eristeet ovat yhä useammin käytetään polyesteri-tai polypropeenikalvo yhdessä metalloitu paperi folio. Esiintyy myös muunnoksia, joissa on metalloitu muovikalvo ja kyllästetty paperikalvo.
aito MP-kondensaattori oli aikoinaan jäämässä pois käytöstä, mutta samaan aikaan muovikalvoista saatujen kokemusten kanssa se on todistanut hyvin motivoitunutta renessanssia. Ennen kaikkea se liittyy tarpeeseen ohimenevä suojella kondensaattoreita verkkovirtasovelluksissa. Taulukon C2-1 mukaan valmistuksen aikana syntyvien itseparannusten-niin sanottujen raivausten – hiiliesiintymä on harvinaisen pieni selluloosamateriaaleille samaan aikaan, kun tarvittava energianluovutus pysähtyy täysin vaarattomille tasoille (ΔV ≈ -10 MV… -1 V). KS.Kuva C2-24.
MP-kondensaattorilla on pulssisovelluksissa toinenkin etu. Pulssit tarkoittavat jyrkkiä jännitteen nousuaikoja ja suuria lataus-ja purkausvirtoja. Tavallinen sinkki metallointi yhdessä loppuun spray metalli koostuu sinkkiyhdisteen (shooping metalli) antaa juuri että alhainen ESR kosketusliitäntä, joka on tarpeen välttää paikallinen lämmitys. Pulssitapahtumien toistuvat kurssit voivat toisaalta aiheuttaa sisäistä lämmitystä dielektristen häviöiden vuoksi. Jos kondensaattoria käytetään energiaa varastoivana pulssilähettimenä, osa energiasta menetetään dielektrisessä häviövastuksessa Rd. Varatun kondensaattorin jännite Vc purkautuessa on jännite jaettuna Vd: llä ja VL: llä (Kuva C2-19).
kuva C2-19. Energiahäviö dielektrisessä pulssikuormassa.
c 2.2.3 Transienttiset suppressiot/X – ja Y-kondensaattorit
kuuluvat RFI – kondensaattoreiden ryhmään, joiden on suojattava radiotaajuisilta häiriöiltä ns.X-ja Y-kondensaattorit. Ne on kytketty sähköverkkoon Kuvan C2-20 mukaisesti. Siellä ne palvelevat myös toista tärkeää tarkoitusta. Transientit lakko eli jokainen live sähköverkkoon suhteellisen usein. Ne voivat tulla ”ulkopuolelta”, mutta ne voivat syntyä myös omista laitteistamme.
80-90% kaikista sähköverkosta tulevista transienteista kestää 1-10 µs, on yli 1000 V, niiden jännitteen nousuajat ovat 200-2000 V / µs ja niitä esiintyy vähintään 10 kertaa päivässä. Ymmärrämme, että heidän vahinkonsa on poistettava. Sen tekevät X-kondensaattorit, jotka näin ovat kytkettyinä verkkovirran linjojen väliin.
Y-kondensaattorit edustavat toisenlaista ohimenevää suppressiota. Ne on kytketty jommankumman sähkölinjan ja sähkölaitteiden maadoitetun kannen välillä. Vaadimme tässä erityisen korkeaa turvallisuutta oikosulkujen varalta, jotta laitteet eivät joudu jännitteisiin ja siten aiheuta vakavia henkilövahinkoja. Lisäksi Y-kondensaattorilla on oltava rajoitettu kapasitanssi, jotta se ei aiheuta harmillisen suuria virtoja ihmiskehon läpi, jos maajohdossa on mahdollinen avoin piiri (KS.Kuva C2-20).
kuva C2-20. Liittäminen X-ja Y-kondensaattorit.
varmistaakseen, että X – ja Y-kondensaattorit todella kestävät esiintyviä transientteja, niiden on läpäistävä seuraavat kolme testiä ilman huomautuksia.
- Elinaikatesti IEC 384-14: n mukaan 1000 tuntia Tuc: ssa ja 1,25 XVR + 1000 Vrms joka tunti 0,1 sekunnin ajan.
kuva C2-21. X – ja Y-kondensaattoreiden elinkaaritesti.
- Ylijännitetesti 384-14: n mukaan. Kolme pulssia VP = 2,5-5 kV riippuen kondensaattorityypistä.
kuva C2-22. Aalto jännite testi X-ja Y-kondensaattorit.
- lataus-ja purkaustesti IEC 384-14: n mukaisesti. 10 000 pulssia nopeudella 100 V / S ja 2xVR.
kuva C2-23. X-ja Y-kondensaattoreiden lataus-ja purkaustesti.
X – ja Y-kondensaattoreilla on oltava kansallisten tarkastusviranomaisten hyväksyntä, jotta niitä voidaan käyttää kussakin maassa. Manufaturers ’ luetteloissa voitaisiin kirjoittaa ”approved by SEMKO” (Ruotsi), DEMKO (Tanska), VDE (Saksa), UL (USA), BSI (Iso-Britannia) jne. Nyt kaikki eurooppalaiset tarkastusrutiinit kerätään yhteen standardiin, EN 13 24 00. USA: n standardit kerätään UL: n ja Kanadan CSA: n nojalla.
MP vai MK?
x – ja Y-kondensaattorisovelluksissa on luotettava itsestään paraneviin erittelyihin. Itsekorjautuvan aiheuttama jännitehäviö riippuu energiasta, joka kuluu dielektrisen ja metalloinnin haihduttamiseen. Tässä MPS niiden sinkki metallointi ovat olleet parempia muovikalvo kondensaattorit, jotka perinteisesti on ollut al metallointi jonka haihtuminen prosessi vaatii useita kertoja enemmän energiaa kuin Zn. Nykyään kuitenkin muovikalvon kondensaattorit (MK) tuodaan markkinoille metallointi seokset perustuu edullisista ominaisuuksista sinkin mutta ilman sen taipumusta vesipitoista korroosiota.
edelleen on olemassa erityisiä malleja metalloiduista muovikalvoista, joissa käytetään segmentoitua metallointia, jota joskus kutsutaan rakenteen metalloinniksi. Pinta on jaettu keskenään rajattuihin elementteihin, jotka ovat ahtaiden porttien kautta latausvirran ulottuvilla. Itsensä parantamisessa ylijännitevirta polttaa ne pois. KS. esimerkki alla olevista kuvioista C2-25 ja -26. Pintaelementti eristetään ja purkausvirta muista elementeistä katkaistaan sekä alkava jännitehäviö. Yksi saa suunnilleen sama energian rajoitus kuin itsestään paranemista MP kondensaattori, varsinkin jos rakenne metallointi yhdistetään valintoja modernin metallointi seokset. Seuraavassa kuvassa C2-24 näyttää tyypillisiä itsestään paranevia vaikutuksia jännitteen pudotukseen kondensaattorin yli.
kuva C 2-24. Tyypillinen jännite laskee DVC: tä itsestään paranevassa (SH) MP: ssä ja MK-kondensaattorissa jännitteessä. SHMP ” shmk-rakenne.
metalloidut muovikalvot (MK), joita tähän asti on käytetty, ovat Polyesteri (MKT) ja polypropeeni (MKP). Jälkimmäistä ei tarvitse rakennemetalloida sen erinomaisen itsestään paranevan kemian vuoksi. Yhdistettynä hyvin ohut ZnAl metallizing muotoilu saa samat ominaisuudet kuin rakenne metalloitu MK. Lisäksi sen suurtaajuusominaisuudet ovat ylivertaiset muihin elokuviin verrattuna.
kuva C 2-25. Esimerkki rakenne metalloitu folio ja itsestään paraneva virta.
rakenteellisten pintaelementtien metallointi asettaa suuria vaatimuksia suunnittelulle. Vaikka kustannustehokkaita menetelmiä kehitetään, niihin liittyy tietty hintojen nousu. Yksinkertaistettu segmentoitu metallointi Kuvassa C2-25 koostuu itse asiassa ruudukon kaltaisesta kuviosta, joka jakautuu koko pinnalle.
kuva C2-26. Ruudukon kaltainen metallointi kuvio.
Toinen, ja hyvin mielenkiintoinen, rakennemetallointi koostuu metalloiduista pyöreistä pinnoista ohuen, korkean pintaresistiivisyyden metalloinnin päällä, joka peittää koko pinnan. Heikot pyöreät liitokset toimivat yhdessä ohuen metalloinnin kanssa sulakkeina. Sulaketoimintoa suosii sinkin tai matalaenergisen seoksen metallointi.
kuva C2-27. Kaavamainen segmentoitu metallointi.
jokainen itsestään paraneva pienentää kapasitanssia vastaavasti pinnan pelkistymistä. Kirjoittajan mielipide on, että MP-kondensaattori on edelleen parempi kuin rakennemetalloidut MK-tyypit. Mutta tietenkin molemmat tyypit täyttävät nykyiset standardit ja turvallisuusvaatimukset.
C 2, 2.4 lämpötila-ja taajuusriippuvuudet
seuraavat kaaviot osoittavat joitakin tyypillisiä kaavioita paperin kondensaattoreiden lämpötila-ja taajuusriippuvuudesta.
kuva C2-28. Kapasitanssi C vs. lämpötila T MP-ja öljykyllästetyille paperikondensaattoreille.
kuva C2-29. Paperikondensaattoreiden kapasitanssin tyypillinen taajuusriippuvuus.
kuva C2-30. Tyypillinen MP-kondensaattorin hajoamistekijän lämpötilariippuvuus.
kuva C2-31. Tyypillinen taajuus riippuvuus hajoamistekijä MP kondensaattori.
kuva C2-32. Tyypillinen käyrä alue lämpötilariippuvuuden IR MP kondensaattorit.
kuva C2-33. Esimerkkejä impedanssi vs. taajuus MP kondensaattorit eri kapasitanssi ja johtaa tilaa.
Kuvassa C1-17 voimme nähdä, miten impedanssikäyrä koskettaa ESR: n häviöiden pohjaa taipuvan käyrän tavoin kauan ennen kuin kapasitiivinen haara leikkaa induktiivisen. Kuvassa C2-33 impedanssikäyrä kuitenkin kääntyy alaspäin terävässä kohdassa resonanssitaajuuden ympärillä. Erot liittyvät tappioihin. Vähähäviöisissä komponenteissa, kuten filmikondensaattoreissa, aleneva kapasitiivinen reaktanssikäyrä tavoittaa resonanssitaajuuden ympärillä olevat alueet ennen kuin se pääsee rajoittavaan ESR-osuuteen. Tässä reaktanssi laskee vielä nopeammin kuin alkukäyrän mukaan, koska induktiivinen reaktanssi on vastavaikutteinen.
impedanssikäyrän kärki Kuvassa C2-33 on suuremmassa suurennoksessa, joka ei ole niin terävä, että se on merkitty kaavioon. KS. esimerkki kuvassa C2-43.
(kondensaattoreissa, joissa häviöt ovat melko suuria, kuten esimerkiksi elektrolyyteissä reaktanssikäyrät saavuttavat ESR: n osuuden taajuuksilla, jotka ovat kaukana resonanssitaajuudesta. Tässä tuottaa dipoli riippuvainen kapasitanssi vähentää poikkeama ylöspäin alkuperäisestä reaktanssikäyrä, kuten kuvissa C1-17 ja 20).
c 2.2.5 Vikatilat
tunkeutuva kosteus on suurin uhka paperikondensaattoreita vastaan, koska paperi imee kosteutta, joka puolestaan vaikuttaa IR: ään ja vahingoittaa dielektristä. Hermeettisten komponenttien osalta katso C 2.1 kohta.9. Foliokondensaattoreissa sisäiset, vapaasti ripustetut liittimen johdot ovat vaarassa täristä häiriöille.
Tutkimustaulukko
aivan kuten vastusten osalta päätämme jokaisen materiaaliryhmän tutkimustaulukolla. Kaksi elektrodimallia esiintyy: metalloitu ja folio. Kun me otsikoissa kirjoittaa folio tai tapasi se viittaa siten elektrodin tyyppi.
CLR: n ABC: luku C-Kondensaattorit
Paperikondensaattorit
EPCI-lisensoitu pitoisuus:
EPCI European Passive Components Institute experts original articles
CLR Passive Components Handbook by P-O. Fagerholt*