Kondensaatorid on nende laia kasutusala tõttu elektriahelate oluline passiivne komponent. Veelgi enam, vooluringi jaoks on vaja valida sobivat tüüpi kondensaator, kuna kondensaatorid jagunevad nende struktuuri ja koostise alusel erinevat tüüpi. Kilekondensaator on üks kondensaatoritüüpidest, millel on pikk säilivusaeg, madal iseinduktiivsus ja mis suudavad vooluahelates esinevaid voolutugevusi kahjustamata absorbeerida.
Ülevaade:
Mis on filmikondensaator
Kilekondensaatori ehitus ja töö
Kilekondensaatorite tüübid
Kilekondensaatorite iseparanev funktsioon
Snubberi ringkond
Võimsusfiltrid
EMI filtrid
Järeldus
Mis on filmikondensaator
Kilekondensaator on selline, mille plaatide vahel on dialektikaks plastkile, mis muudab selle odavamaks ja hoiab selle omadused pikemat aega konstantsena. See plastkile on üsna õhuke, kuna selle paksus on üks mikromeeter. See kondensaator kuulub polariseerimata kondensaatorite kategooriasse ja see muudab selle vahelduvvooluahelates üsna kasulikuks. Kilekondensaatorid taluvad ülepinget, mis on nende nimipinge kaks korda suurem.
Kilekondensaatori ehitus ja töö
Kilekondensaatorites kasutatakse erinevat tüüpi plastkilesid, millel on erinevad omadused, näiteks polüpropüleenkile tagab suurema isolatsioonitakistuse ja sobib suurema voolutugevusega ahelatele. Lisaks on polüpropüleensulfiidil kõrge kuumakindlus ja head soojusomadused, kuid see on kallis. Siin on kilede tüübid koos nende omadustega, mida kasutatakse kilekondensaatorites dielektrikuna:
Kilekondensaatorite tüüp
Kilekondensaatori dielektrilise kilematerjali põhjal on selle omadused väga erinevad, nii et siin on tabel, mis näitab erinevat tüüpi isoleermaterjalidel põhinevate kilekondensaatorite omadusi:
Kondensaatorite ehituse täiendavaks illustreerimiseks on kahte tüüpi kilekondensaatoreid, millest üks on kilekondensaatorid ja teine on metallkondensaatorid või aurustamise-sadestamise kondensaatorid:
Fooliumkile kondensaatorid
Seda tüüpi kondensaatoritel on metallfooliumist valmistatud elektroodid, mis asetatakse dielektriku plastkilede vahele. Need on keritud kilekondensaatorid, mis võivad olla kas induktiivsed või mitteinduktiivsed ning nende kahe erinevus seisneb selles, et sihtmärgiks oleva induktiivse fooliumkile kondensaatori klemmid on enne mähimist otse elektroodidega ühendatud. Mitteinduktiivsel kilekondensaatoril on klemmid, mis on ühendatud otspindadega.
Mitteinduktiivsetel fooliumelektroodikile kondensaatoritel on induktiivsetega võrreldes madalam induktiivsus ja kõrgsageduslikud omadused. Induktiivses fooliumkile kondensaatoris asetatakse metallkiled kahe plastkile vahele ega ole otseselt ühendatud:
Kui mitteinduktiivses fooliumkile kondensaatoris on metallkiled paigutatud nii, et iga foolium asetseb teatud määral dielektriku plastkiledest:
Metalliseeritud kile kondensaator
Teist tüüpi kilekondensaatorid on metalliseeritud kilekondensaatorid, kuna sellel on õhuke metallikiht, mis pihustatakse dielektrilise plastkile ühele küljele. See plastkilele sadestunud metallikiht loob kondensaatorite elektroodi, mis on üsna õhuke, mis muudab selle palju väiksemaks kui elektroodi tüüpi kilekondensaator. Need kondensaatorid on ainult mitteinduktiivset tüüpi, kuid võivad olla kas keritud või lamineeritud tüüpi:
Kilekondensaator töötab samamoodi nagu üldkondensaator, st kui sellega on ühendatud toiteallikas, hakkab kahe elektroodi vahel tekkima potentsiaal. Kui mõlema plaadi laeng on akumuleeritud nende võimsuseni, tähendab see, et kondensaator on täielikult laetud. Lisaks on neil kilekondensaatoritel iseparanev funktsioon, mis pikendab nende säilivusaega.
Kilekondensaatorite iseparanev funktsioon
Kui isolatsioon on suure voolu, kõrge temperatuuri või mis tahes ülepinge tõttu demetalliseeritud, oksüdeerib kilekondensaator ümbritseva sadestunud kile. See eraldab ülejäänud võimsusala vigasest ja jätkab seega korralikult töötamist:
Kuid selline rikkepiirkonna eraldamine ülejäänud kondensaatorist võib aja jooksul ka kondensaatori mahtuvust vähendada. Lisaks on allpool tabel, mis näitab kondensaatori mahtuvuse vähenemist aja jooksul oksüdatsiooni tõttu:
Siin ülaltoodud tabelis näitab sinine graafik mahtuvust ilma iseenesliku paranemiseta, kuna lagunemine võib olla äärmiselt suur, mis võib põhjustada ulatuslikku riket. Kui kilekondensaatorite koostises kasutatakse elektroode koos kaitsmetega, on lagunemiskõver rohelist värvi.
Kui kaitsmed on primaarelemendiga valesti ühendatud, võib see põhjustada kondensaatori rikke, mille tulemuseks on kiire mahtuvuse kaotus. Pruun kõver on mõeldud suure võimsusega kilekondensaatorile, millel on korralikud segmenteeritud elektroodid, millel on puhta õli immutamise tõttu tunduvalt suurem tihedus.
Seda tüüpi kilekondensaatorid on konstrueeritud nii, et need ei kaota oma nimipinge ja voolu väärtustega töötades rohkem kui 2 protsenti algsest mahtuvusest. Seetõttu kipuvad need kilekondensaatorid olema pikema elueaga kui muud tüüpi kondensaatoritel ja neid kasutatakse laialdaselt vahelduvvooluahelates.
Kilekondensaatorid Snubberi vooluringis
Toiteahelad puutuvad tavaliselt kokku voolu ja pinge hüppega, mis on tingitud suurematest pingemuutustest ja selliste probleemide lahendamiseks kasutatakse vooluahelaid. Peamiselt on snubber-ahelatel kilekondensaatorid, et vähendada elektromagnetilisi häireid ja pooljuhtide pinget. Kilekondensaator talub suuremat pingemuutuse kiirust, mis võib põhjustada suurema voolu läbimise. Seega sobib hästi kondensaatoris olev polüpropüleenist dielektriline plastkile, kuna see suudab taluda pinge ja voolu hüppeid, kuna sellel on madal samaväärne jadatakistus ja induktiivsus:
Kui MOSFET on välja lülitatud, laeb kondensaator takisti R kaudu 1 ja kui MOSFET on sisse lülitatud, tühjeneb kondensaator läbi takisti ja maanduse.
Kilekondensaator toitefiltritena
Inverterite ja mootorite signaalide filtreerimiseks läbivad väljundis olevad kondensaatorid kõrge pulsatsioonivoolu, et vähendada pinge muutumise kiirust. See vähendab lõpuks süsteemi pinget ja elektromagnetilist pinget. Kilekondensaatorite praktiline teostus toitefiltrina on toodud allpool:
Kui vahelduvvoolutoide on ühendatud, peaksid kondensaatorid olema polariseerimata, välja arvatud alumiiniumist elektrolüütkondensaatorite kasutamine.
Kilekondensaatorid kui EMI-filtrid
Vooluahelate elektromagnetiliste häirete filtreerimiseks kasutatakse metalliseeritud kilekondensaatoreid nende avatud vooluahela rikkerežiimi ja võime tõttu toime tulla kõrgepingetega. Toiteahelatesse ühendatud kondensaatorid jagunevad nende kasutuse alusel kahte kategooriat. X-märgisega kondensaatorid on liinilt ühendatud kondensaatorid, mida sageli nimetatakse liinist nullkondensaatoriteks ja mida kasutatakse diferentsiaal-EMI-filtreerimiseks.
Maaga ühendatud kondensaatorid liigitatakse Y kategooriasse ja neid nimetatakse sageli liini möödaviigukondensaatoriteks. Need kondensaatorid suunavad juhtmed maandusse, mida nimetatakse tavaliseks EMI filtreerimisrežiimiks. Kuna need kondensaatorid võivad rikki minna, on rikke korral spetsiaalsed režiimid, st X-kondensaatori rikke korral tekib lühis, mille tulemuseks on kaitselüliti rakendumine. Veelgi enam, kui Y-kondensaator ebaõnnestub, tekitab see avatud vooluahela, mis vähendab elektrilöögi ohtu.
Veelgi enam, X kondensaatori rikke korral viib süsteem väljalülitamiseni ja Y kondensaatori rikke korral töötab süsteem edasi, kuid EMI filtreerimine väheneb. Allpool on tabel, mis näitab kondensaatorite ohutusväärtusi nende vooluahela ühenduste põhjal:
Nüüd, et illustreerida kilekondensaatorite kasutamist EMI-filtreerimiseks, on siin lihtne elektriliini vahelduvvooluahel, mis kasutab kondensaatoreid EMI-filtritena:
Kilekondensaatorite madal iseinduktiivsus on eeliseks, kuna see hoiab kondensaatori resonantsi kõrgel. Siin on X kondensaator ühendatud liini ja nulli vahel, samas kui Y kondensaatorid on ühendatud liini ja maanduse vahel.
Järeldus
Kilekondensaatorid omavad suurt tähtsust toiteahelate osas nende erinevate omaduste tõttu, millest üks on iseparanevad omadused. See omadus suurendab kondensaatori säilivusaega ja hoiab ära ka süsteemi rikke.
Veelgi enam, need kilekondensaatorid on jagatud tüüpideks: üks on fooliumelektrood ja teine on metalliseeritud kilekondensaator. Samamoodi varieeruvad kilekondensaatorid sõltuvalt dielektriku isolatsioonimaterjali tüübist, kuna dielektriline koostis mõjutab kilekondensaatori tööomadusi. Alumiiniumist elektrolüütkondensaatoritele eelistatakse kilekondensaatoreid pulsatsioonivoolu ja iseparanemisomaduste tõttu.