condensatori de hârtie

C 2.2 condensatori de hârtie

sub acest titlu avem de-a face în principal cu dielectrice de hârtie pură. În același timp, ar trebui să spunem că combinațiile de hârtie și plastic, adică dielectrice mixte, sunt destul de comune.

C 2.2.1 hârtie/folie

istoria condensatorului comercial a început cu dielectrice din folie de hârtie și electrozi din folii de aluminiu. Deoarece hârtia este poroasă, trebuie impregnată pentru a preveni efectele corona și flash-overs. Se face prin utilizarea ceară topită sau diferite tipuri de uleiuri, printre altele uleiuri minerale și siliconice. Uleiurile cresc stabilitatea tensională, dar scad într-o anumită măsură er. Hârtia fibroasă are un er 6.6 și uleiul mineral 2.3 care conferă înfășurării impregnate un er variind între 3.1 și 4.5. Diferențele depind mai ales de presiunea de înfășurare produsă de forța de tracțiune în timpul înfășurării.

anterior au fost utilizate cel puțin două folii de hârtie impregnate din cauza caracterului hârtiei. Astăzi dielectricele mixte sunt utilizate frecvent în cazul în care hârtia este combinată cu folii de plastic, de obicei poliester (PET) sau polipropilenă.

deoarece tabelele sumare care urmează fiecărui tip de material prezentat nu tratează separat agenții de impregnare și dielectricele mixte, menționăm unele dintre caracteristicile lor în tabelul C2-2 de mai jos.

tabelul C2-2. Tan, 1 kHz și er pentru unele dielectrice mixte.

hârtia impregnată cu ulei este, mai presus de toate, utilizată la curent, la rețea și la anumite Condensatoare de alimentare. În acest manual ne limităm la acele tipuri mai mici care aparțin componentelor electronice. Ele constituie o categorie de componente care se estompează, care din ce în ce mai mult este înlocuită cu dielectrice din plastic.

în condensatoarele de alimentare și de alimentare comune destinate consumatorilor, carcasele conțin doar o cantitate mică de ulei. Cele mai multe dintre ele există în foliile de hârtie. Impregnarea se efectuează în vid pe înfășurarea finită, după care hârtia a fost mai întâi uscată cu grijă într-un cuptor.

C 2.2.2 MP (hârtie metalizată)

primul condensator de film metalizat a fost construit cu hârtie metalizată. Folia MP arată în principiu ca cea din Figura C2-18.

figura C2-18. Secțiune transversală printr-o folie MP.

ca agenți de impregnare substanțele solide precum epoxidul sunt predominante, dar uleiurile vegetale pot apărea în anumite tipuri. Impregnarea protejează, de asemenea, metalizarea zincului împotriva coroziunii și oxidării apoase. Deoarece hârtia este poroasă și în anumite puncte poate conține unele impurități sau puncte slabe, trebuie să folosiți în aplicații profesionale modele cu cel puțin două straturi de folii de hârtie. Riscul ca un punct slab dintr-o folie să aterizeze opus altuia în stratul următor este minimizat. În locul unei folii suplimentare de hârtie, dielectricele mixte sunt din ce în ce mai frecvent utilizate cu un film de poliester sau polipropilenă împreună cu folia de hârtie metalizată. De asemenea, apar variante cu o peliculă de plastic metalizată și o folie de hârtie impregnată.

condensatorul MP autentic a căzut odată din uz, dar concomitent cu experiențele din filmele de plastic a asistat la o renaștere bine motivată. Mai presus de toate, are legătură cu necesitatea condensatoarelor de protecție tranzitorii în aplicațiile de rețea. Conform tabelului C2-1, depozitele de carbon provenite din auto-vindecări produse în timpul fabricației – așa – numitele Poieni-sunt unic scăzute pentru materialele celulozice, în același timp în care eliberarea de energie necesară se oprește la niveluri complet inofensive (-10 MV… -1 v). A Se Vedea Figura C2-24.

în afară de condensator MP are un alt avantaj la aplicații puls. Impulsurile înseamnă timpi abrupți de creștere a tensiunii și curenți mari de încărcare și descărcare. Metalizarea obișnuită a zincului împreună cu un metal de pulverizare final constând dintr-un compus de zinc (shooping metal) oferă doar acel ESR scăzut în interfața de contact care este necesar pentru evitarea unei încălziri locale. Cursurile Repetitive ale evenimentelor pulsului pot, pe de altă parte, să creeze încălzire internă din cauza pierderilor dielectrice. Dacă condensatorul este utilizat ca transmițător de impulsuri de stocare a energiei, o parte din energie se va pierde în rezistența la pierderi dielectrice Rd. Tensiunea Vc a condensatorului încărcat va fi la descărcare tensiunea împărțită în Vd și VL (figura C2-19).

figura C2-19. Pierderea de energie în dielectric la o sarcină de impuls.

C 2.2.3 Condensatoare de suprimare tranzitorie/X și Y

în grupul de condensatoare RFI care trebuie să protejeze împotriva interferențelor de frecvență Radio sunt incluse așa – numitele condensatoare X și Y. Acestea sunt conectate la rețea conform figurii C2-20. Acolo servesc și un alt scop important. Tranzitorii lovesc și anume fiecare rețea vie relativ des. Ele pot proveni din „exterior”, dar pot fi generate și de echipamentul propriu.

între 80 și 90% din toți tranzitorii de la rețea durează între 1 și 10 centimetrii, sunt mai mari de 1000 V, au timpi de creștere a tensiunii de 200 până la 2000 V / centimetrii și apar de cel puțin 10 ori pe zi. Ne dăm seama că daunele lor trebuie eliminate. Aceasta se face prin condensatori X, care astfel sunt conectate între liniile de rețea.

condensatoarele Y reprezintă un alt tip de suprimare tranzitorie. Acestea sunt conectate între oricare dintre liniile electrice și capacul împământat al echipamentelor electrice. Aici avem nevoie de o siguranță foarte mare împotriva scurtcircuitelor pentru a preveni punerea echipamentului sub tensiune și, astfel, provocând vătămări corporale grave. În plus, condensatorul Y trebuie să aibă o capacitate limitată pentru a nu produce curenți nocivi mari prin corpul uman în cazul unui posibil circuit deschis în firul de masă (a se vedea figura C2-20).

figura C2-20. Conectarea condensatoarelor X și Y.

pentru a verifica dacă condensatoarele X și Y pot rezista într – adevăr la tranzitorii care apar, trebuie să treacă următoarele trei teste fără observații.

1. test de viață conform IEC 384-14, 1000 ore la Tuc și 1,25 xVR + 1000 Vrms la fiecare oră timp de 0,1 s.

figura C2-21. Testul de viață al condensatoarelor X și Y.

1. test de tensiune de supratensiune conform 384-14. Trei impulsuri de Vp = 2,5 până la 5 kV în funcție de tipul condensatorului.

figura C2-22. Test de tensiune la supratensiune a condensatoarelor X și Y.

1. Încercare de încărcare și descărcare conform IEC 384-14. 10 000 impulsuri la 100 V/S și 2xvr.

figura C2-23. Test de încărcare și descărcare a condensatoarelor X și Y.condensatoarele X și Y trebuie să fie aprobate de autoritățile naționale de inspecție pentru a putea fi utilizate în țările respective. În cataloagele manufaturers s-ar putea scrie „aprobat de SEMKO” (Suedia), de DEMKO (Danemarca), de VDE (Germania), DE UL (SUA), de BSI (Marea Britanie) etc. Acum, toate rutinele europene de verificare sunt colectate într-un singur standard, EN 13 24 00. Standardele SUA sunt colectate sub UL și canadianul sub CSA.

MP sau MK?

în aplicațiile cu condensatoare X și Y trebuie să ne bazăm pe defecțiuni de auto – vindecare. Căderea de tensiune cauzată de o auto-vindecare depinde de energia consumată pentru a evapora dielectricul și metalizarea. Aici MPs cu metalizarea zincului au fost superioare condensatoarelor de film din plastic care, prin tradiție, au avut o metalizare Al al cărei proces de evaporare necesită o energie de câteva ori mai mare decât Zn. În zilele noastre, însă, condensatoarele de film plastic (MK) sunt aduse pe piață cu aliaje de metalizare bazate pe caracteristicile avantajoase ale zincului, dar fără tendința sa de coroziune apoasă.

Mai departe există modele speciale de folii de plastic metalizate în care se folosește o metalizare segmentată, uneori numită metalizare a structurii. Suprafața este împărțită în elemente delimitate reciproc, care sunt la îndemâna curentului de încărcare prin porți înguste. La o auto-vindecare curentul de supratensiune le arde. A se vedea exemplul din Figura C2-25 și -26 de mai jos. Elementul de suprafață este izolat și curentul de descărcare de la alte elemente este întrerupt, precum și căderea de tensiune de început. Se obține aproximativ aceeași limitare a Energiei ca și printr-o auto-vindecare într-un condensator MP, mai ales dacă metalizarea structurii este combinată cu alegerile aliajelor moderne de metalizare. Figura următoare C2 – 24 prezintă efecte tipice de auto-vindecare asupra căderii de tensiune pe un condensator.

figura c 2-24. Tensiunea tipică scade DVC la o auto-vindecare (SH) într-un MP și un condensator MK sub tensiune. SHMP ” SHMK-structura.

filmele din plastic metalizat (MK) care au fost utilizate până acum sunt poliesterul (MKT) și polipropilena (MKP). Acestea din urmă nu trebuie să fie metalizate datorită chimiei sale excelente de auto-vindecare. Combinat cu metalizarea ZnAl foarte subțire, designul are aceleași caracteristici ca și structura metalizată MK. În plus, caracteristicile sale de înaltă frecvență sunt superioare celor ale altor filme.

figura c 2-25. Exemplu de folie metalizată a structurii și curentul de auto-vindecare.

metalizarea elementelor de suprafață structurate face cerințe mari pentru proiectare. Chiar dacă sunt dezvoltate metode rentabile, acestea implică o anumită creștere a prețurilor. Metalizarea segmentată simplificată din Figura C2-25 constă de fapt dintr-un model asemănător unei rețele care este distribuit pe întreaga suprafață.

figura C2-26. Model de metalizare asemănător grilei.

o altă metalizare a structurii și foarte interesantă constă în suprafețe circulare metalizate deasupra unei metalizări subțiri, cu rezistivitate ridicată a suprafeței, care acoperă suprafața totală. Îmbinările circulare slabe servesc împreună cu metalizarea subțire subiacentă ca elemente de fuziune. Funcția de fuziune este favorizată de o metalizare a zincului sau a aliajului cu consum redus de energie.

figura C2-27. Schema metalizării segmentate.

fiecare auto-vindecare reduce capacitatea corespunzător reducerii suprafeței. Opinia autorului este că condensatorul MP este încă superior structurii tipurilor MK metalizate. Dar, desigur, ambele tipuri îndeplinesc standardele actuale și cerințele de siguranță.

C 2.2.4 dependențele de temperatură și frecvență

următoarele diagrame prezintă câteva grafice tipice pentru dependența de temperatură și frecvență a condensatoarelor de hârtie.

figura C2-28. Capacitate C față de temperatura T pentru mp și condensatoare de hârtie impregnate cu ulei.

figura C2-29. Dependența tipică de frecvență a capacității pentru condensatoarele de hârtie.

figura C2-30. Dependența tipică de temperatură a factorului de disipare pentru un condensator MP.

figura C2-31. Dependența tipică de frecvență a factorului de disipare pentru un condensator MP.

figura C2-32. Zona curbei tipice pentru dependența de temperatură a IR pentru condensatoarele MP.

figura C2-33. Exemple de impedanță față de frecvență pentru condensatoarele MP cu capacitate diferită și spațiu de plumb.

în figura C1-17 putem vedea cum curba impedanței atinge fundul pierderilor ESR ca o curbă pliabilă cu mult înainte ca ramura capacitivă să taie cea inductivă. Cu toate acestea, în figura C2-33, curba impedanței se transformă într-un punct ascuțit în jurul frecvenței de rezonanță. Diferențele au legătură cu pierderile. În componentele cu pierderi reduse, cum ar fi condensatoarele de film, curba de reactanță capacitivă descrescătoare atinge zonele din jurul frecvenței de rezonanță înainte de a ajunge la contribuția ESR limitativă. Aici reactanța scade chiar mai repede decât în funcție de curba inițială din cauza reactanței inductive contracarante.

vârful curbei de impedanță din Figura C2-33 este într-o mărire mai mare nu atât de ascuțită încât este indicată în diagramă. A se vedea exemplul din Figura C2-43.

(în condensatoarele cu pierderi destul de mari, cum ar fi, de exemplu, electrolitice, curbele de reactanță ating contribuția ESR la frecvențe departe de frecvența de rezonanță. Aici produce scăderea capacității dependente de dipol o abatere în sus de la curba inițială de reactanță, așa cum se arată în figurile C1-17 și 20).

c 2.2.5 moduri de defectare

umiditatea penetrantă reprezintă cea mai mare amenințare împotriva condensatoarelor de hârtie, deoarece hârtia absoarbe umiditatea care, la rândul său, afectează IR și dăunează dielectricului. În ceea ce privește componentele ermetice, a se vedea C 2.1.9. În condensatoarele din folie firele terminale interne, suspendate liber, riscă să vibreze până la perturbări.

tabelul de sondaj

la fel ca în ceea ce privește rezistențele, încheiem fiecare grup de materiale cu un tabel de sondaj. Apar două modele de electrozi: metalizate și folie. Când în rubrici scriem folie sau ne-am întâlnit, se referă astfel la tipul de electrod.

ABC de CLR: Capitolul c condensatori

condensatori de hârtie

EPCI conținut licențiat de:

EPCI componente pasive Institutul European experți articole originale
CLR componente pasive Manual de P-O. Fagerholt*