ამ კვირაში გავაგრძელებთ გასული კვირის სტატიას.

1.2 ელექტროლიტური კონდენსატორები

ელექტროლიტურ კონდენსატორებში გამოყენებული დიელექტრიკი არის ალუმინის კოროზიის შედეგად წარმოქმნილი ალუმინის ოქსიდი, 8-დან 8.5-მდე დიელექტრული მუდმივით და დაახლოებით 0.07 ვ/ა (1µm=10000A) სამუშაო დიელექტრული სიმტკიცით. ​​თუმცა, ასეთი სისქის მიღწევა შეუძლებელია. ალუმინის ფენის სისქე ამცირებს ელექტროლიტური კონდენსატორების ტევადობის კოეფიციენტს (კონკრეტულ ტევადობას), რადგან კარგი ენერგიის შენახვის მახასიათებლების მისაღებად ალუმინის ფოლგა უნდა იყოს გრავირებული ალუმინის ოქსიდის აპკის შესაქმნელად და ზედაპირი წარმოქმნის ბევრ არათანაბარ ზედაპირს. მეორეს მხრივ, ელექტროლიტის წინაღობა არის 150Ω სმ დაბალი ძაბვისთვის და 5 კΩ სმ მაღალი ძაბვისთვის (500 ვ). ელექტროლიტის უფრო მაღალი წინაღობა ზღუდავს RMS დენს, რომლის ატანაც ელექტროლიტურ კონდენსატორს შეუძლია, როგორც წესი, 20mA/µF-მდე.

ამ მიზეზების გამო, ელექტროლიტური კონდენსატორები განკუთვნილია ტიპიური 450 ვ მაქსიმალური ძაბვისთვის (ზოგიერთი ინდივიდუალური მწარმოებელი 600 ვ-ზე აპროექტებს). ამიტომ, უფრო მაღალი ძაბვის მისაღებად აუცილებელია მათი მიღწევა კონდენსატორების მიმდევრობით შეერთებით. თუმცა, თითოეული ელექტროლიტური კონდენსატორის იზოლაციის წინაღობის სხვაობის გამო, თითოეულ კონდენსატორს უნდა დაერთოს რეზისტორი, რათა დააბალანსოს თითოეული მიმდევრობით დაკავშირებული კონდენსატორის ძაბვა. გარდა ამისა, ელექტროლიტური კონდენსატორები პოლარიზებული მოწყობილობებია და როდესაც გამოყენებული უკუ ძაბვა აღემატება 1.5-ჯერ Un-ს, ხდება ელექტროქიმიური რეაქცია. როდესაც გამოყენებული უკუ ძაბვა საკმარისად გრძელია, კონდენსატორი დაიღვრება. ამ ფენომენის თავიდან ასაცილებლად, გამოყენებისას თითოეული კონდენსატორის გვერდით უნდა იყოს დიოდი მიერთებული. გარდა ამისა, ელექტროლიტური კონდენსატორების ძაბვის ტალღის წინააღმდეგობა, როგორც წესი, 1.15-ჯერ Un-ია, ხოლო კარგი კონდენსატორების ძაბვის ტალღის წინააღმდეგობა შეიძლება 1.2-ჯერ Un-ს მიაღწიოს. ამიტომ, დიზაინერებმა მათი გამოყენებისას უნდა გაითვალისწინონ არა მხოლოდ სტაციონარული სამუშაო ძაბვა, არამედ ტალღის ძაბვაც. შეჯამებისთვის, შეგიძლიათ დახაზოთ შემდეგი შედარების ცხრილი ფირის კონდენსატორებსა და ელექტროლიტურ კონდენსატორებს შორის, იხილეთ ნახ. 1.

2. განაცხადის ანალიზი

ფილტრების სახით DC-Link კონდენსატორებს მაღალი დენის და მაღალი სიმძლავრის დიზაინი სჭირდებათ. მაგალითად, ნახ. 3-ში ნახსენები ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილის მთავარი ძრავის მართვის სისტემა. ამ შემთხვევაში კონდენსატორი განცალკევების როლს ასრულებს და წრედს მაღალი სამუშაო დენი აქვს. ფირის DC-Link კონდენსატორს აქვს უპირატესობა, რომ გაუძლებს დიდ სამუშაო დენებს (Irms). მაგალითად ავიღოთ 50~60 კვტ ახალი ენერგიის მქონე ავტომობილის პარამეტრები, პარამეტრები შემდეგია: სამუშაო ძაბვა 330 ვდკ, ტალღური ძაბვა 10 ვრმ/წმ, ტალღური დენი 150არმს@10 კჰც.

შემდეგ მინიმალური ელექტრული სიმძლავრე გამოითვლება შემდეგნაირად:

ეს ადვილად განსახორციელებელია ფირისებრი კონდენსატორების დიზაინისთვის. ელექტროლიტური კონდენსატორების გამოყენების გათვალისწინებით, თუ გავითვალისწინებთ 20mA/μF-ს, ელექტროლიტური კონდენსატორების მინიმალური ტევადობა გამოითვლება ზემოთ ჩამოთვლილი პარამეტრების დასაკმაყოფილებლად შემდეგნაირად:

ამ ტევადობის მისაღებად საჭიროა რამდენიმე ელექტროლიტური კონდენსატორის პარალელურად დაკავშირება.

გადაჭარბებული ძაბვის მქონე აპლიკაციებში, როგორიცაა მსუბუქი რკინიგზა, ელექტროავტობუსი, მეტრო და ა.შ., იმის გათვალისწინებით, რომ ეს სიმძლავრეები ლოკომოტივის პანტოგრაფს პანტოგრაფის მეშვეობით უკავშირდება, პანტოგრაფსა და პანტოგრაფს შორის კონტაქტი ტრანსპორტირების დროს წყვეტილია. როდესაც ისინი კონტაქტში არ არიან, დენის წყაროს უზრუნველყოფს DC-L მელნის კონდენსატორი და როდესაც კონტაქტი აღდგება, წარმოიქმნება გადაჭარბებული ძაბვა. ყველაზე უარესი შემთხვევაა DC-Link კონდენსატორის სრული განმუხტვა გათიშვისას, სადაც განმუხტვის ძაბვა უდრის პანტოგრაფის ძაბვას და როდესაც კონტაქტი აღდგება, შედეგად მიღებული გადაჭარბებული ძაბვა თითქმის ორჯერ აღემატება ნომინალურ სამუშაო Un-ს. ფირის კონდენსატორების შემთხვევაში DC-Link კონდენსატორის მართვა შესაძლებელია დამატებითი განხილვის გარეშე. თუ გამოიყენება ელექტროლიტური კონდენსატორები, გადაჭარბებული ძაბვა არის 1.2 Un. მაგალითად, ავიღოთ შანხაის მეტრო. Un=1500 V dc, ელექტროლიტური კონდენსატორისთვის გასათვალისწინებელი ძაბვაა:

შემდეგ ექვსი 450 ვოლტიანი კონდენსატორი უნდა იყოს მიმდევრობით შეერთებული. ფირის კონდენსატორის დიზაინის გამოყენების შემთხვევაში, 600 ვდგ-დან 2000 ვდგ-მდე ან თუნდაც 3000 ვდგ-მდე ძაბვის მიღწევა მარტივია. გარდა ამისა, კონდენსატორის სრული განმუხტვის შემთხვევაში ენერგია ქმნის მოკლე ჩართვის განმუხტვას ორ ელექტროდს შორის, რაც წარმოქმნის დიდ შემომჭერ დენს DC-Link კონდენსატორის მეშვეობით, რომელიც, როგორც წესი, განსხვავდება ელექტროლიტური კონდენსატორებისთვის მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად.

გარდა ამისა, ელექტროლიტურ კონდენსატორებთან შედარებით, DC-Link ფირის კონდენსატორების დაპროექტება შესაძლებელია ძალიან დაბალი ESR-ის (როგორც წესი, 10 mΩ-ზე ნაკლები და კიდევ უფრო დაბალი <1 mΩ) და თვითინდუქციურობის LS-ის (როგორც წესი, 100nH-ზე ნაკლები და ზოგიერთ შემთხვევაში 10 ან 20nH-ზე ნაკლები) მისაღწევად. ეს საშუალებას იძლევა DC-Link ფირის კონდენსატორი დამონტაჟდეს პირდაპირ IGBT მოდულში გამოყენებისას, რაც საშუალებას იძლევა, რომ სალტი ინტეგრირებული იყოს DC-Link ფირის კონდენსატორში, რითაც აღმოიფხვრება ფირის კონდენსატორების გამოყენებისას სპეციალური IGBT შთამნთქმელი კონდენსატორის საჭიროება, რაც დიზაინერს მნიშვნელოვან თანხას უზოგავს. ნახ. 2 და 3 აჩვენებს C3A და C3B პროდუქტების ზოგიერთ ტექნიკურ მახასიათებელს.

3. დასკვნა

ადრეულ ეტაპზე, DC-Link კონდენსატორები ძირითადად ელექტროლიტური კონდენსატორები იყო ფასისა და ზომის გათვალისწინებით.

თუმცა, ელექტროლიტურ კონდენსატორებზე გავლენას ახდენს ძაბვისა და დენის გამძლეობის უნარი (გაცილებით მაღალი ESR ფირის კონდენსატორებთან შედარებით), ამიტომ დიდი ტევადობის მისაღებად და მაღალი ძაბვის გამოყენების მოთხოვნების დასაკმაყოფილებლად აუცილებელია რამდენიმე ელექტროლიტური კონდენსატორის მიმდევრობით და პარალელურად შეერთება. გარდა ამისა, ელექტროლიტური მასალის აქროლადობის გათვალისწინებით, ის რეგულარულად უნდა შეიცვალოს. ახალი ენერგეტიკული აპლიკაციები, როგორც წესი, მოითხოვს პროდუქტის 15 წლიანი მომსახურების ვადას, ამიტომ ამ პერიოდში ის 2-3-ჯერ უნდა შეიცვალოს. ამიტომ, მთელი მანქანის გაყიდვის შემდგომ მომსახურებასთან დაკავშირებით მნიშვნელოვანი ხარჯები და უხერხულობაა. მეტალიზაციის საფარის ტექნოლოგიისა და ფირის კონდენსატორის ტექნოლოგიის განვითარებით, შესაძლებელი გახდა მაღალი ტევადობის DC ფილტრის კონდენსატორების წარმოება 450 ვოლტიდან 1200 ვოლტამდე ან უფრო მაღალი ძაბვით ულტრათხელი OPP ფირით (ყველაზე თხელი 2.7 µm, თუნდაც 2.4 µm) უსაფრთხოების ფირის აორთქლების ტექნოლოგიის გამოყენებით. მეორეს მხრივ, DC-Link კონდენსატორების ინტეგრაცია ავტობუსთან ინვერტორული მოდულის დიზაინს უფრო კომპაქტურს ხდის და მნიშვნელოვნად ამცირებს წრედის ცვალებად ინდუქციურობას წრედის ოპტიმიზაციის მიზნით.