C 2.2 PAPIR KONDENSATORER
under denne overskriften vi avtale hovedsakelig med ren papir dielektrikum. Samtidig bør vi si at kombinasjoner av papir og plast, dvs. blandet dielektrikum, er ganske vanlig.C 2.2.1 Papir / folie
historien til den kommersielle kondensatoren startet med papirfolie dielektrikum og elektroder av aluminiumsfolie. Fordi papiret er porøst, må det impregneres for å forhindre koronaeffekter og flash-overs. Det gjøres ved bruk av smeltet voks eller forskjellige typer oljer, blant annet mineral-og silikonoljer. Oljene øker spenningsstabiliteten, men reduserer til en viss grad er. Fibrøst papir har en er ≈ 6.6 og mineralolje ≈ 2.3 som gir den impregnerte viklingen en er varierende mellom 3.1 og 4.5. Forskjellene avhenger fremfor alt av viklingstrykket som produseres av strekkraften under vikling.
Tidligere ble det brukt minst to impregnerte papirfolier på grunn av papirets karakter. I dag brukes blandede dielektrikum ofte der papiret kombineres med plastfolier, vanligvis polyester (PET) eller polypropylen.
fordi sammendragstabellene etter hver presentert materialtype ikke omhandler impregneringsmidler og blandede dielektrikum separat, nevner vi noen av deres egenskaper I Følgende Tabell C2-2.
Tabell C2-2. Tan δ, 1 kHz og er for noen blandede dielektrikum.
oljeimpregnert papir brukes fremfor alt i strøm, strømnettet og i visse gjennomstrømningskondensatorer. I denne handboken begrenser vi oss til de mindre typene som tilhorer de elektroniske komponentene. De utgjør en fading komponentkategori som mer og mer erstattes med plastdielektrikum.
i vanlige nett-og gjennomstrømningskondensatorer beregnet for forbrukerformål inneholder foringsrørene bare en svak mengde olje. Det meste av det finnes i papirfoliene. Impregneringen utføres i vakuum på den ferdige viklingen etter at papiret først har blitt tørket forsiktig i en ovn.
C 2.2.2 MP (metallisert papir)
den første metalliserte filmkondensatoren ble bygget med metallisert papir. MP-folien ser i prinsippet ut som Den I Figur C2-18.
Figur C2-18. Tverrsnitt GJENNOM EN MP folie.
som impregneringsmidler faste stoffer som epoksy er dominerende, men vegetabilske oljer kan forekomme i visse typer. Impregneringen beskytter også sinkmetalliseringen mot vandig korrosjon og oksidasjon. Fordi papiret er porøst og på visse punkter kan inneholde noen urenheter eller svakheter, må man i profesjonelle applikasjoner bruke design med minst to lag papirfolier. Risikoen for at et svakt punkt i en folie skal lande overfor en annen i neste lag, minimeres. I stedet for en ekstra papirfolie brukes i dag blandede dielektrikum mer og oftere med en polyester-eller polypropylenfilm sammen med metallisert papirfolie. Også forekommende er varianter med en metallisert plastfilm og en impregnert papirfolie.
den ekte MP kondensatoren en gang falt ut av bruk, men samtidig med erfaringer fra plastfilmene har den vært vitne til en godt motivert renessanse. Fremfor alt har det å gjøre med behovet for forbigående beskyttelseskondensatorer i strømnettet. I Henhold Til Tabell C2-1 er karbonforekomsten fra selvhelbredende stoffer som produseres under produksjonen-såkalte clearings – unikt lave for cellulosematerialer samtidig som den nødvendige energifrigjøringen stopper på helt ufarlige nivåer(ΔV ≈ -10 mV… -1 V). Se Figur C2-24.
Foruten MP kondensatoren har en annen fordel ved puls applikasjoner. Pulser betyr bratte spenningstider og høye ladnings-og utladningsstrømmer. Den vanlige sinkmetalliseringen sammen med et endespraymetall som består av en sinkforbindelse (shooping metal) gir nettopp den lave ESR i kontaktgrensesnittet som er nødvendig for å unngå lokal oppvarming. Repeterende kurs av pulshendelser kan derimot skape intern oppvarming på grunn av dielektriske tap. Hvis kondensatoren brukes som en energi lagring puls senderen del av energien vil gå tapt i dielektrisk tap motstand Rd. Spenningen Vc på den ladede kondensatoren vil ved utladningen være spenning delt I Vd og VL (Figur C2-19).
Figur C2-19. Energitap i dielektrisk ved en pulsbelastning.C 2.2.3 Transient undertrykkelse / X – og Y-kondensatorer
i gruppen AV RFI kondensatorer som skal beskytte Mot Radiofrekvensforstyrrelser er såkalte X-Og Y-kondensatorer inkludert. De er koblet til strømnettet I Henhold Til Figur C2-20. Der tjener de også et annet viktig formål. Transienter streik nemlig hver levende nett relativt ofte. De kan komme fra «utsiden», men kan også genereres av vårt eget utstyr.
Mellom 80 og 90 % av alle transienter fra strømnettet varer mellom 1 og 10 µ, er høyere enn 1000 V, har spenningsstigningstider på 200 til 2000 V/µ og forekommer minst 10 ganger om dagen. Vi innser at deres skade må elimineres. Det gjøres Av X-kondensatorene som dermed er koblet mellom linjene i strømnettet.
Y-kondensatorene representerer en annen type forbigående undertrykkelse. De er koblet mellom en av kraftledninger og jordet deksel av elektrisk utstyr. Her krever vi en ekstra høy sikkerhet mot kortslutning for å hindre at utstyret blir satt under spenning og dermed forårsake alvorlige personskader. Dessuten Skal y-kondensatoren ha en begrenset kapasitans for ikke å forårsake skadelig høye strømmer gjennom menneskekroppen i tilfelle en mulig åpen krets i jordledningen (se Figur C2-20).
Figur C2-20. Tilkobling Av X – og Y-kondensatorer.
For å verifisere At X – og Y-kondensatorene virkelig tåler forekommende transienter, må de bestå følgende tre tester uten kommentarer.
- Livstest i HENHOLD TIL Iec 384-14, 1000 timer Ved Tuc og 1.25 xVR + 1000 Vrms hver time for 0.1 s.
Figur C2-21. Livstest Av X – og Y-kondensatorer.
- Surge spenning test i henhold til 384-14. Tre pulser Av Vp = 2,5 til 5 kV avhengig av kondensator type.
Figur C2-22. Surge spenning test Av X – Og Y-kondensatorer.
- Lade-og utladningstest i HENHOLD til iec 384-14. 10 000 pulser ved 100 V / s og 2xVR.
Figur C2-23. Lade – og utladningstest Av x-og Y-kondensatorer.
x-og Y-kondensatorer må ha godkjenning fra nasjonale kontrollmyndigheter for å kunne brukes i respektive land. I produsentens kataloger kan det skrives «godkjent AV SEMKO» (Sverige), AV Demko (Danmark), AV Vde (Tyskland), AV UL (USA), AV BSI (Storbritannia) etc. Nå samles Alle europeiske sjekkrutiner i en standard, EN 13 24 00. Usa standarder er samlet UNDER UL og Den Kanadiske under CSA.
MP ELLER MK?
I X – og Y-kondensatorapplikasjoner må vi regne med selvhelbredende sammenbrudd. Spenningsfallet forårsaket av selvhelbredelse avhenger av energien som forbrukes for å fordampe dielektrisk og metallisering. Her Har MPs med sin sinkmetallisering vært bedre enn plastfilmkondensatorer som tradisjonelt har hatt En al metallisering hvis fordampningsprosess krever flere ganger høyere energi enn Zn. I dag er imidlertid plastfilmkondensatorer (MK) brakt på markedet med metalliseringslegeringer basert på de fordelaktige egenskapene til sink, men uten tendens til vandig korrosjon.Videre finnes det spesielle design av metalliserte plastfilmer der en segmentert metallisering brukes, noen ganger kalt en strukturmetallisering. Overflaten er delt inn i gjensidig avgrensede elementer som er innenfor rekkevidde av ladestrømmen via smale porter. Ved selvhelbredende brenner strømmen dem av. Se eksempel I Figur C2-25 og -26 nedenfor. Overflateelementet er isolert og utladningsstrømmen fra andre elementer er avskåret, så vel som begynnelsen spenningsfall. Man får omtrent samme energibegrensning som ved selvhelbredelse i EN MP kondensator, spesielt hvis strukturmetalliseringen kombineres med valg av moderne metalliseringslegeringer. Følgende Figur C2 – 24 viser typiske selvhelbredende effekter på spenningsfallet over en kondensator.
Figur C 2-24. Typisk spenning faller DVC VED en selvhelbredende (SH) i EN MP og EN mk kondensator under spenning. SHMP » SHMK-struktur.
de metalliserte plastfilmene (MK) som hittil har blitt brukt, er polyester (mkt) og polypropylen (mkp). Sistnevnte trenger ikke være struktur metallisert på grunn av sin utmerkede selvhelbredende kjemi. Kombinert med svært tynn znal metallisering design får de samme egenskapene som struktur metallisert MK. I tillegg er dens høyfrekvente egenskaper bedre enn de andre filmene.
Figur C 2-25. Eksempel på en struktur metallisert folie og selvhelbredende strøm.
metalliseringen i strukturerte overflateelementer stiller store krav til designet. Selv om kostnadseffektive metoder utvikles, innebærer de en viss prisvekst. Den forenklede segmenterte metalliseringen I Figur C2-25 består faktisk av et gitterlignende mønster som fordeles over hele overflaten.
Figur C2-26. Grid-lignende metallisering mønster.En annen, og veldig interessant, struktur metallisering består av metalliserte sirkulære overflater på toppen av en tynn, høy overflate resistivitet metallisering som dekker den totale overflaten. De svake sirkulære leddene tjener sammen med den tynne underliggende metallisering som fusingelementer. Fusingfunksjonen er favorisert av metallisering av sink eller lav energi legering.
Figur C2-27. Skjematisk av segmentert metallisering.
Hver selvhelbredelse reduserer kapasitansen tilsvarende til overflatereduksjonen. Forfatterens oppfatning er AT MP kondensatoren fortsatt er bedre enn struktur metalliserte mk-typer. Men selvfølgelig oppfyller begge typer gjeldende standarder og sikkerhetskrav.
C 2.2.4 Temperatur-og frekvensavhengigheter
følgende diagrammer viser noen typiske grafer for temperatur og frekvensavhengighet av papirkondensatorer.
Figur C2-28. Kapasitans c versus temperatur T FOR MP og olje impregnert papir kondensatorer.
Figur C2-29. Typisk frekvensavhengighet av kapasitansen for papirkondensatorer.
Figur C2-30. Typisk temperaturavhengighet av dissipasjonsfaktoren for EN MP kondensator.
Figur C2-31. Typisk frekvensavhengighet av dissipasjonsfaktoren for EN MP kondensator.
Figur C2-32. Typisk kurveområde for temperaturavhengigheten AV IR for MP kondensatorer.
Figur C2-33. Eksempler på impedans versus frekvens FOR MP kondensatorer med forskjellig kapasitans og bly plass.I Figur C1 – 17 kan vi se hvordan impedanskurven berører bunnen AV ESR-tap som en bøyelig kurve lenge før den kapasitive grenen kutter den induktive. I Figur C2-33 svinger imidlertid impedanskurven ned i et skarpt punkt rundt resonansfrekvensen. Forskjellene har å gjøre med tapene. I lavtapskomponenter som filmkondensatorer når den avtagende kapasitive reaktanskurven områder rundt resonansfrekvensen før den kommer til det begrensende ESR-bidraget. Her faller reaktansen enda raskere enn i henhold til den opprinnelige kurven på grunn av motvirkende induktiv reaktans.
spissen av impedanskurven I Figur C2-33 er i en større forstørrelse ikke så skarp som er angitt i diagrammet. Se eksempel I Figur C2-43.
(i kondensatorer med ganske høye tap som for eksempel elektrolytikk når reaktanskurvene ESR-bidraget ved frekvenser langt borte fra resonansfrekvensen. Her produserer den dipolavhengige kapasitansreduksjonen et avvik oppover fra den innledende reaktanskurven, som vist I Figurene C1-17 og 20).
C 2.2.5 Failure modes
Penetrerende fuktighet representerer den største trusselen mot papir kondensatorer fordi papiret absorberer fuktighet som igjen påvirker IR og skader dielektrisk. Når det gjelder hermetiske komponenter, se C 2.1.9. I folie kondensatorer interne, fritt suspendert terminal ledninger kjøre risikoen for vibrerende avbrudd.
Undersøkelsestabell
Akkurat som om motstander konkluderer vi hver materialgruppe med en undersøkelsestabell. To elektrodedesigner forekommer: metallisert og folie. Når vi i overskriftene skriver folie eller møtte, refererer det dermed til elektrodetypen.
ABC AV CLR: Kapittel C Kondensatorer
Papir Kondensatorer
EPCI lisensiert innhold av:
EPCI European Passive Components institute experts originale artikler
Clr Passive Components Handbook by P-O. Fagerholt*