На гэтым тыдні мы працягваем артыкул мінулага тыдня.

1.2 Электралітычныя кандэнсатары

Дыэлектрыкам, які выкарыстоўваецца ў электралітычных кандэнсатарах, з'яўляецца аксід алюмінію, які ўтвараецца ў выніку карозіі алюмінію, з дыэлектрычнай пастаяннай ад 8 да 8,5 і працоўнай дыэлектрычнай трываласцю каля 0,07 В/А (1 мкм = 10000 А). Аднак дасягнуць такой таўшчыні немагчыма. Таўшчыня алюмініевага пласта зніжае каэфіцыент ёмістасці (удзельную ёмістасць) электралітычных кандэнсатараў, таму што алюмініевую фальгу трэба пратравіць, каб утварыць плёнку аксіду алюмінію для атрымання добрых характарыстык назапашвання энергіі, і паверхня будзе ўтвараць шмат няроўных паверхняў. З іншага боку, супраціўленне электраліта складае 150 Ом/см для нізкага напружання і 5 кОм/см для высокага напружання (500 В). Больш высокае супраціўленне электраліта абмяжоўвае сярэднеквадратычнае значэнне току, якое можа вытрымліваць электралітычны кандэнсатар, звычайна да 20 мА/мкФ.

Па гэтых прычынах электралітычныя кандэнсатары разлічаны на максімальнае напружанне тыпова 450 В (некаторыя асобныя вытворцы распрацоўваюць для 600 В). Такім чынам, каб атрымаць больш высокія напружанні, неабходна дасягнуць іх шляхам паслядоўнага злучэння кандэнсатараў. Аднак з-за розніцы ў супраціўленні ізаляцыі кожнага электралітычнага кандэнсатара да кожнага кандэнсатара неабходна падключыць рэзістар, каб збалансаваць напружанне кожнага паслядоўна падлучанага кандэнсатара. Акрамя таго, электралітычныя кандэнсатары з'яўляюцца палярызаванымі прыладамі, і калі прыкладзенае адваротнае напружанне перавышае 1,5 раза Un, адбываецца электрахімічная рэакцыя. Калі прыкладзенае адваротнае напружанне дастаткова доўгае, кандэнсатар выльецца. Каб пазбегнуць гэтай з'явы, побач з кожным кандэнсатарам падчас яго выкарыстання варта падключыць дыёд. Акрамя таго, супраціўленне электралітычным кандэнсатарам перанапружанню звычайна складае 1,15 раза Un, а добрыя кандэнсатары могуць дасягаць 1,2 раза Un. Таму распрацоўшчыкі павінны ўлічваць не толькі стацыянарнае працоўнае напружанне, але і перанапружанне пры іх выкарыстанні. У заключэнне можна скласці наступную параўнальную табліцу паміж плёнкавымі і электралітычнымі кандэнсатарамі, гл. мал. 1.

2. Аналіз прыкладанняў

Кандэнсатары пастаяннага току ў якасці фільтраў патрабуюць вялікіх токаў і вялікай ёмістасці. Прыкладам можа служыць сістэма прывада галоўнага рухавіка транспартнага сродку на новым энергарэсурсе, як паказана на мал. 3. У гэтым выпадку кандэнсатар выконвае развязвальную ролю, і схема мае высокі працоўны ток. Плёнкавы кандэнсатар пастаяннага току мае перавагу ў тым, што можа вытрымліваць вялікія працоўныя токі (Irms). Возьмем у якасці прыкладу параметры транспартнага сродку на новым энергарэсурсе магутнасцю 50~60 кВт. Параметры наступныя: працоўнае напружанне 330 В пастаяннага току, напружанне пульсацый 10 В (складацэнзарнае), ток пульсацый 150 Амперсанд пры 10 кГц.

Тады мінімальная электрычная магутнасць разлічваецца па формуле:

Гэта лёгка рэалізаваць для распрацоўкі плёнкавых кандэнсатараў. Калі выказаць здагадку, што выкарыстоўваюцца электралітычныя кандэнсатары, і ўлічваць ток 20 мА/мкФ, мінімальная ёмістасць электралітычных кандэнсатараў разлічваецца для задавальнення вышэйзгаданых параметраў наступным чынам:

Для атрымання такой ёмістасці патрабуецца некалькі электралітычных кандэнсатараў, злучаных паралельна.

У выпадках перанапружання, напрыклад, у лёгкім чыгуначным транспарце, электрычным аўтобусе, метро і г.д., улічваючы, што гэтыя крыніцы харчавання падключаюцца да пантографа лакаматыва праз пантограф, кантакт паміж пантографам і пантографам падчас руху транспарту перыядычны. Калі яны не кантактуюць, крыніца харчавання падтрымліваецца чарнільным кандэнсатарам пастаяннага току (DC-L), і пры аднаўленні кантакту ўзнікае перанапружанне. Найгоршы выпадак - поўны разрад кандэнсатара пастаяннага току пры адключэнні, калі напружанне разраду роўна напружанню пантографа, а пры аднаўленні кантакту атрыманае перанапружанне амаль у два разы перавышае намінальнае працоўнае Un. Для плёнкавых кандэнсатараў кандэнсатар пастаяннага току можна выкарыстоўваць без дадатковага ўліку. Пры выкарыстанні электралітычных кандэнсатараў перанапружанне складае 1,2 Un. Возьмем, напрыклад, метро Шанхая. Un=1500 В пастаяннага току, для электралітычнага кандэнсатара неабходна ўлічваць напружанне:

Затым шэсць кандэнсатараў на 450 В трэба злучыць паслядоўна. Пры выкарыстанні плёнкавых кандэнсатараў лёгка дасягнуць напружання ад 600 В да 2000 В або нават 3000 В пастаяннага току. Акрамя таго, пры поўнай разрадцы кандэнсатара энергія ўтварае кароткае замыканне паміж двума электродамі, ствараючы вялікі пусковы ток праз кандэнсатар пастаяннага току, які звычайна адрозніваецца ў электралітычных кандэнсатараў у залежнасці ад патрабаванняў.

Акрамя таго, у параўнанні з электралітычнымі кандэнсатарамі, плёнкавыя кандэнсатары DC-Link могуць быць распрацаваны для дасягнення вельмі нізкага ESR (звычайна ніжэй за 10 мОм і нават ніжэй <1 мОм) і ўласнай індуктыўнасці LS (звычайна ніжэй за 100 нГн, а ў некаторых выпадках ніжэй за 10 або 20 нГн). Гэта дазваляе ўсталёўваць плёнкавы кандэнсатар DC-Link непасрэдна ў модуль IGBT пры яго ўжыванні, што дазваляе інтэграваць шыну ў плёнкавы кандэнсатар DC-Link, тым самым выключаючы неабходнасць у спецыяльным паглынальным кандэнсатары IGBT пры выкарыстанні плёнкавых кандэнсатараў, што дазваляе распрацоўшчыку зэканоміць значную суму грошай. На мал. 2 і 3 паказаны тэхнічныя характарыстыкі некаторых прадуктаў C3A і C3B.

3. Заключэнне

У раннія часы кандэнсатары пастаяннага току былі ў асноўным электралітычнымі з-за кошту і памеру.

Аднак на электралітычныя кандэнсатары ўплывае трываласць напружання і току (значна вышэйшы ESR у параўнанні з плёнкавымі кандэнсатарамі), таму неабходна злучаць некалькі электралітычных кандэнсатараў паслядоўна і паралельна, каб атрымаць вялікую ёмістасць і задаволіць патрабаванні выкарыстання высокага напружання. Акрамя таго, улічваючы выпарэнне электраліта, яго неабходна рэгулярна замяняць. Новыя энергетычныя прымянення звычайна патрабуюць тэрміну службы вырабу 15 гадоў, таму яго неабходна замяняць 2-3 разы на працягу гэтага перыяду. Такім чынам, пасляпродажнае абслугоўванне ўсёй машыны звязана са значнымі выдаткамі і нязручнасцямі. З развіццём тэхналогіі металізацыйных пакрыццяў і тэхналогіі плёнкавых кандэнсатараў стала магчымым вырабляць кандэнсатары пастаяннага току высокай ёмістасці з напружаннем ад 450 В да 1200 В і нават вышэй з ультратонкай плёнкай OPP (самая тонкая 2,7 мкм, нават 2,4 мкм) з выкарыстаннем тэхналогіі выпарэння бяспечнай плёнкі. З іншага боку, інтэграцыя кандэнсатараў DC-Link з шынай робіць канструкцыю модуля інвертара больш кампактнай і значна памяншае індуктыўнасць рассейвання схемы для аптымізацыі схемы.