C 2.2 condensadores de papel
neste cabeçalho lidamos principalmente com dielectrónicos de papel puro. Ao mesmo tempo, devemos dizer que as combinações de papel e plástico, isto é, dielectrónicos mistos, são bastante comuns.
2.2.1 Papel/Folha
A história do capacitor comercial começou com dielétricos de folha de papel e eletrodos de folhas de alumínio. Como o papel é poroso, tem de ser impregnado para evitar efeitos de corona e flash-overs. É feito através do uso de cera derretida ou diferentes tipos de óleos, entre outras coisas óleos minerais e de silicone. Os óleos aumentam a estabilidade da tensão, mas diminuem em certa medida as urgências. Papel fibroso tem um er ≈ 6.6 e o óleo mineral ≈ 2.3 que dá ao enrolamento impregnado um er variando entre 3.1 e 4.5. As diferenças dependem sobretudo da pressão de enrolamento produzida pela força de tracção durante o enrolamento.anteriormente, pelo menos duas folhas de papel impregnadas eram utilizadas devido ao seu carácter. Hoje em dia, os dielétricos mistos são usados frequentemente quando o papel é combinado com folhas de plástico, geralmente poliéster (PET) ou polipropileno.dado que as tabelas de resumo que seguem cada tipo de material apresentado não lidam separadamente com os agentes de impregnação e os dielétricos mistos, mencionamos algumas das suas características no quadro C2-2.
quadro C2-2. Tan δ, 1 kHz, e er para alguns dielétricos mistos. o papel impregnado de óleo é, acima de tudo, utilizado em potência, rede eléctrica e em certos condensadores de alimentação. Neste manual limitamo-nos aos tipos mais pequenos que pertencem aos componentes electrónicos. Constituem uma categoria de componentes em declínio que cada vez mais é substituída por dielétricos plásticos.nas condutas comuns e nos condensadores de alimentação destinados ao consumidor, os invólucros contêm apenas uma pequena quantidade de óleo. A maior parte existe nas folhas de papel. A impregnação é efectuada sob vácuo no enrolamento acabado, após a primeira secagem cuidadosa do papel num forno.2, 2.O primeiro condensador metalizado de filme foi construído com papel metalizado. A folha MP parece, em princípio, a da figura C2-18.
Figura C2-18. Secção transversal através de uma folha MP.substâncias sólidas como a epoxi são predominantes, mas podem ocorrer óleos vegetais em certos tipos. A impregnação também protege a metalização do zinco contra a corrosão aquosa e oxidação. Uma vez que o papel é poroso e em certos pontos pode conter algumas impurezas ou fraquezas, deve-se, em aplicações profissionais, utilizar desenhos com pelo menos duas camadas de folhas de papel. Minimiza-se o risco de um ponto fraco de uma folha de alumínio se encontrar em frente de outra na camada seguinte. Em vez de uma folha de papel extra hoje em dia, dielectricos mistos são cada vez mais frequentemente utilizados com uma película de poliéster ou polipropileno juntamente com a folha de papel metalizada. Também ocorrem variantes com um filme de plástico metalizado e uma folha de papel impregnada.
O capacitor MP Genuíno uma vez estava caindo fora de uso, mas ao mesmo tempo com experiências dos filmes de plástico que testemunhou um renascimento bem motivado. Acima de tudo, tem a ver com a necessidade de proteção transitória capacitores em aplicações de rede. De acordo com o quadro C2-1, o depósito de carbono de self-healings produzidos durante a fabricação – as chamadas limpezas – são excepcionalmente baixos para materiais de celulose, ao mesmo tempo que a libertação de energia necessária pára em níveis completamente inofensivos (ΔV ≈ -10 mV… -1 V). Ver Figura C2-24.
além do capacitor MP tem outra vantagem em aplicações de pulso. Pulsos significam tempos de alta tensão e correntes de alta carga e descarga. A metalização de zinco usual juntamente com um metal de pulverização final que consiste de um composto de zinco (metal shooping) dá apenas esse baixo ESR na interface de contato que é necessário para evitar um aquecimento local. Cursos repetitivos de eventos de pulso podem, por outro lado, criar aquecimento interno por causa das perdas dielétricas. Se o capacitor for usado como um transmissor de pulso de armazenamento de energia parte da energia será perdida na resistência à perda dielétrica Rd. A tensão Vc do condensador carregado será, na descarga, dividida em VD e VL (figura C2-19).
Figura C2-19. Perda de energia no dielétrico a uma carga de pulso.estão incluídos no grupo de condensadores RFI que devem proteger contra as interferências de Radiofrequências denominadas condensadores X e Y; Estão ligados à rede eléctrica de acordo com a figura C2-20. Lá eles também servem outro propósito importante. Greves de transeuntes, ou seja, todas as principais vivas com relativa frequência. Eles podem vir do “exterior”, mas também podem ser gerados pelo nosso próprio equipamento.
entre 80 e 90% de todos os transientes da rede duram entre 1 e 10 µs, são superiores a 1000 V, têm tempos de subida de tensão de 200 a 2000 V/µs e ocorrem pelo menos 10 vezes por dia. Sabemos que os seus danos têm de ser eliminados. É feito pelos condensadores X que são conectados entre as linhas da rede.os condensadores Y representam outro tipo de supressão transitória. Eles estão conectados entre qualquer uma das linhas de energia e a cobertura de terra do equipamento elétrico. Neste caso, é necessária uma segurança adicional elevada contra os curto-circuitos, a fim de evitar que o equipamento fique sob tensão e cause, assim, lesões pessoais graves. Além disso, o condensador Y deve ter uma capacitância limitada a fim de não provocar correntezas danificadamente elevadas através do corpo humano no caso de um possível circuito aberto no fio terrestre (ver Figura C2-20).
figura C2-20. Ligação dos condensadores X e Y
A fim de verificar que os condensadores X e Y realmente podem suportar transientes que ocorrem, eles devem passar os três testes seguintes sem observações.ensaio de vida de acordo com a IEC 384-14, 1000 hrs em Tuc e 1,25 xVR + 1000 Vrms por hora durante 0.1 s.
figura C2-21. Ensaio de vida dos condensadores X e Yensaio de sobretensão de 384-14. Três pulsos de Vp = 2,5 a 5 kV dependendo do tipo capacitor.
Figura C2-22. Ensaio de tensão de sobretensão dos condensadores X e Yensaio de carga e descarga de acordo com a IEC 384-14 10 000 impulsos a 100 V / s e 2xVR.
Figura C2-23. Ensaio de carga e descarga de condensadores X e Y.os condensadores X e Y devem ser aprovados pelas autoridades nacionais de controlo para serem utilizados nos respectivos países. Nos catálogos dos fabricantes poderia ser escrito “aprovado por SEMKO” (Suécia), por DEMKO (Dinamarca), por VDE (Alemanha), por UL (EUA), por BSI (Grã-Bretanha) etc. Agora todas as rotinas de verificação europeias são coletadas em uma norma, EN 13 24 00. Os padrões dos EUA são coletados sob a UL e do Canadá sob a CSA.
MP ou MK?em aplicações de condensadores X e Y, temos de contar com avarias auto-curativas. A queda de voltagem causada por uma auto-cura depende da energia que é consumida para evaporar dielétrico e metalização. Aqui MPs com sua metalização de zinco têm sido superiores aos capacitores de filme de plástico que, por tradição, tiveram uma metalização Al cujo processo de evaporação requer várias vezes mais energia do que Zn. Hoje em dia, no entanto, condensadores de película plástica (MK) são trazidos para o mercado com ligas de metalização com base nas características vantajosas do zinco, mas sem a sua tendência para a corrosão aquosa.
Mais adiante existem projetos especiais de filmes de plástico metalizados onde uma metalização segmentada é usada, às vezes chamada de metalização de estrutura. A superfície é dividida em elementos delimitados mutuamente que estão ao alcance da Corrente de carregamento através de portas estreitas. Numa auto-cura, a corrente de onda queima-os. Ver exemplo na figura C2-25 e -26 abaixo. O elemento de superfície é isolado e a corrente de descarga de outros elementos é cortada, bem como a queda de tensão inicial. Obtém-se aproximadamente a mesma limitação de energia como por uma auto-cura em um capacitor MP, especialmente se a metalização da estrutura é combinada com escolhas de ligas modernas de metalização. A seguir à figura C2-24 mostram efeitos típicos de auto-cura na queda de tensão sobre um capacitor.
Figura C 2-24. Tensão típica cai DVC em uma auto-cura (SH) em um MP e um condensador MK sob tensão. SHMP ” shmk-structure.as películas de plástico metalizadas (MK) utilizadas até à data são o poliéster (MKT) e o polipropileno (MKP). Este último não precisa ser metalizado devido à sua excelente química de auto-cura. Combinado com uma metalização ZnAl muito fina, o projeto tem as mesmas características que a estrutura metalizada MK. Além disso, as suas características de alta frequência são superiores às de outros filmes.
Figura C 2-25. Exemplo de uma folha metalizada de estrutura e da Corrente de auto-cura.
a metalização em elementos de superfície estruturados faz grandes exigências para o design. Mesmo que sejam desenvolvidos métodos eficazes em termos de custos, estes implicam um certo aumento dos preços. A metalização segmentada simplificada na figura C2-25 consiste, na verdade, em um padrão de grade que é distribuído sobre toda a superfície.
Figura C2-26. Padrão de metalização.
outro, e muito interessante, metalização estrutura consiste de superfícies circulares metalizadas em cima de uma fina, alta resistividade superficial metalizando que cobre a superfície total. As articulações circulares fracas servem junto com a metalização fina subjacente como elementos de fusão. A função de fusão é favorecida por uma metalização de zinco ou liga de baixa energia.
Figura C2-27. Esquema de metalização segmentada.cada auto-cura reduz a capacitância correspondente à redução da superfície. A opinião do autor é que o condensador MP ainda é superior aos tipos MK metalizados. Mas, é claro, ambos os tipos cumprem as normas atuais e os requisitos de segurança.2, 2.4 dependências de temperatura e frequência
A seguir diagramas mostram alguns gráficos típicos para a dependência de temperatura e frequência dos condensadores de papel.
Figura C2-28. Capacitância c versus temperatura T para condensadores de papel impregnados de MP e óleo.
Figura C2-29. Dependência de frequência típica da capacitância para capacitores de papel.
Figura C2-30. Dependência de temperatura típica do fator de dissipação para um capacitor MP.
Figura C2-31. Dependência de frequência típica do fator de dissipação para um capacitor MP.
figura C2-32. Área de curva típica para a dependência de temperatura da IR para condensadores MP.
Figura C2-33. Exemplos de impedância versus frequência para condensadores MP com capacitância e espaço de chumbo diferentes.
na figura C1-17 podemos ver como a curva de impedância toca o fundo das perdas ESR como uma curva flexível muito antes do ramo capacitivo cortar o indutivo. Na figura C2-33, no entanto, a curva de impedância se reduz em um ponto agudo em torno da frequência de ressonância. As diferenças têm a ver com as perdas. Em componentes de baixa perda como condensadores de filme, a curva de reactância capacitiva decrescente atinge áreas em torno da frequência de ressonância antes de chegar à contribuição limitante ESR. Aqui a reactância cai ainda mais rápido do que de acordo com a curva inicial por causa da reactância indutiva de contra-reação.
a ponta da curva de impedância na figura C2-33 está numa ampliação maior, não tão acentuada que é indicada no diagrama. Ver exemplo na figura C2-43.
(em condensadores com perdas bastante elevadas como, por exemplo, electrólitos, as curvas de reactância atingem a contribuição ESR em frequências muito distantes da frequência de ressonância. Aqui produz a capacitância dependente de dipolo diminui um desvio para cima da curva de reactância inicial, como mostrado nas figuras C1-17 e 20).a humidade de penetração representa a maior ameaça contra os condensadores de papel, uma vez que o papel absorve a humidade que, por sua vez, afecta a IR e danifica o dieléctrico. No que diz respeito aos componentes herméticos, ver C 2.1.9. Em condensadores de folha interna, fios terminais livremente suspensos correm o risco de vibrar para ruptura.
tabela de pesquisa
assim como no que diz respeito às resistências, concluímos todos os grupos de materiais com uma tabela de pesquisa. Dois projetos de eletrodos ocorrem: metalizado e folha. Quando nós, nos cabeçalhos escrevemos folha ou met ele refere-se assim ao tipo de eletrodo.
ABC of CLR: Capítulo C condensadores de papel
:EPCI European Passive Components Institute experts original articles CLR Passive Components Handbook by P-O. Fagerholt