ఈ వారం మనం గత వారం వ్యాసాన్ని కొనసాగిస్తున్నాము.
1.2 ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లు
ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లలో ఉపయోగించే డైఎలెక్ట్రిక్, అల్యూమినియం క్షయం చెందడం వల్ల ఏర్పడిన అల్యూమినియం ఆక్సైడ్. దీని డైఎలెక్ట్రిక్ స్థిరాంకం 8 నుండి 8.5 వరకు మరియు పని చేసే డైఎలెక్ట్రిక్ బలం సుమారు 0.07V/A (1µm=10000A) ఉంటుంది. అయితే, ఇంతటి మందాన్ని సాధించడం సాధ్యం కాదు. అల్యూమినియం పొర యొక్క మందం ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్ల కెపాసిటీ ఫ్యాక్టర్ను (నిర్దిష్ట కెపాసిటెన్స్) తగ్గిస్తుంది, ఎందుకంటే మంచి శక్తి నిల్వ లక్షణాలను పొందడానికి అల్యూమినియం ఫాయిల్ను ఎచింగ్ చేసి అల్యూమినియం ఆక్సైడ్ ఫిల్మ్ను ఏర్పరచాల్సి ఉంటుంది, మరియు దాని ఉపరితలంపై అనేక అసమాన ఉపరితలాలు ఏర్పడతాయి. మరోవైపు, ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క రెసిస్టివిటీ తక్కువ వోల్టేజ్కు 150Ωcm మరియు అధిక వోల్టేజ్కు (500V) 5kΩcm ఉంటుంది. ఎలక్ట్రోలైట్ యొక్క అధిక రెసిస్టివిటీ, ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్ తట్టుకోగల RMS కరెంట్ను, సాధారణంగా 20mA/µFకు పరిమితం చేస్తుంది.
ఈ కారణాల వల్ల ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లు సాధారణంగా 450V గరిష్ట వోల్టేజ్ కోసం రూపొందించబడ్డాయి (కొంతమంది తయారీదారులు 600V కోసం కూడా డిజైన్ చేస్తారు). అందువల్ల, అధిక వోల్టేజ్లను పొందాలంటే, కెపాసిటర్లను సిరీస్లో కనెక్ట్ చేయడం అవసరం. అయితే, ప్రతి ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్ యొక్క ఇన్సులేషన్ రెసిస్టెన్స్లో తేడా ఉండటం వల్ల, సిరీస్లో కనెక్ట్ చేయబడిన ప్రతి కెపాసిటర్ యొక్క వోల్టేజ్ను సమతుల్యం చేయడానికి, ప్రతి కెపాసిటర్కు ఒక రెసిస్టర్ను కనెక్ట్ చేయాలి. అంతేకాకుండా, ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లు పోలరైజ్డ్ పరికరాలు, మరియు వర్తింపజేసిన రివర్స్ వోల్టేజ్ 1.5 రెట్లు μmను మించినప్పుడు, ఒక ఎలక్ట్రోకెమికల్ చర్య జరుగుతుంది. వర్తింపజేసిన రివర్స్ వోల్టేజ్ చాలా సేపు కొనసాగితే, కెపాసిటర్ స్పిల్ అవుట్ అవుతుంది. ఈ దృగ్విషయాన్ని నివారించడానికి, కెపాసిటర్ను ఉపయోగించేటప్పుడు దాని పక్కన ఒక డయోడ్ను కనెక్ట్ చేయాలి. దీనితో పాటు, ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్ల వోల్టేజ్ సర్జ్ రెసిస్టెన్స్ సాధారణంగా 1.15 రెట్లు μm ఉంటుంది, మరియు మంచివి 1.2 రెట్లు μm వరకు చేరగలవు. కాబట్టి డిజైనర్లు వాటిని ఉపయోగించేటప్పుడు కేవలం స్టెడీ-స్టేట్ వర్కింగ్ వోల్టేజ్నే కాకుండా సర్జ్ వోల్టేజ్ను కూడా పరిగణనలోకి తీసుకోవాలి. సంక్షిప్తంగా, ఫిల్మ్ కెపాసిటర్లు మరియు ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్ల మధ్య కింది పోలిక పట్టికను గీయవచ్చు, పటం 1 చూడండి.
2. అప్లికేషన్ విశ్లేషణ
ఫిల్టర్లుగా ఉపయోగించే DC-లింక్ కెపాసిటర్లకు అధిక కరెంట్ మరియు అధిక సామర్థ్యం గల డిజైన్లు అవసరం. ఉదాహరణకు, పటం 3లో చూపిన విధంగా ఒక కొత్త శక్తి వాహనం యొక్క ప్రధాన మోటార్ డ్రైవ్ సిస్టమ్. ఈ అప్లికేషన్లో కెపాసిటర్ ఒక డీకప్లింగ్ పాత్రను పోషిస్తుంది మరియు ఈ సర్క్యూట్ అధిక ఆపరేటింగ్ కరెంట్ను కలిగి ఉంటుంది. ఫిల్మ్ DC-లింక్ కెపాసిటర్ అధిక ఆపరేటింగ్ కరెంట్లను (Irms) తట్టుకోగల ప్రయోజనాన్ని కలిగి ఉంటుంది. ఉదాహరణకు 50~60kW కొత్త శక్తి వాహనం యొక్క పారామితులను తీసుకుంటే, ఆ పారామితులు ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి: ఆపరేటింగ్ వోల్టేజ్ 330 Vdc, రిపుల్ వోల్టేజ్ 10Vrms, రిపుల్ కరెంట్ 150Arms@10KHz.
అప్పుడు కనిష్ట విద్యుత్ సామర్థ్యాన్ని ఈ విధంగా లెక్కిస్తారు:
ఫిల్మ్ కెపాసిటర్ డిజైన్ కోసం దీనిని అమలు చేయడం సులభం. ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లను ఉపయోగిస్తున్నారని అనుకుంటే, 20mA/μF ను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, పై పారామితులను తీర్చడానికి ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్ల కనీస కెపాసిటెన్స్ ఈ క్రింది విధంగా లెక్కించబడుతుంది:
ఈ కెపాసిటెన్స్ను పొందడానికి, అనేక ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లను సమాంతరంగా అనుసంధానించాల్సి ఉంటుంది.
లైట్ రైల్, ఎలక్ట్రిక్ బస్సు, సబ్వే మొదలైన ఓవర్-వోల్టేజ్ అనువర్తనాలలో, ఈ పవర్లు పాంటోగ్రాఫ్ ద్వారా లోకోమోటివ్ పాంటోగ్రాఫ్కు అనుసంధానించబడి ఉంటాయి కాబట్టి, రవాణా ప్రయాణ సమయంలో పాంటోగ్రాఫ్కు మరియు పాంటోగ్రాఫ్కు మధ్య సంపర్కం అంతరాయంగా ఉంటుంది. ఆ రెండూ సంపర్కంలో లేనప్పుడు, పవర్ సప్లైని DC-లింక్ కెపాసిటర్ అందిస్తుంది, మరియు సంపర్కం పునరుద్ధరించబడినప్పుడు, ఓవర్-వోల్టేజ్ ఉత్పత్తి అవుతుంది. అత్యంత తీవ్రమైన సందర్భం ఏమిటంటే, సంపర్కం తెగిపోయినప్పుడు DC-లింక్ కెపాసిటర్ పూర్తిగా డిశ్చార్జ్ అవ్వడం, ఇక్కడ డిశ్చార్జ్ వోల్టేజ్ పాంటోగ్రాఫ్ వోల్టేజ్కు సమానంగా ఉంటుంది, మరియు సంపర్కం పునరుద్ధరించబడినప్పుడు, ఫలితంగా వచ్చే ఓవర్-వోల్టేజ్ దాని రేటెడ్ ఆపరేటింగ్ Un కంటే దాదాపు రెండు రెట్లు ఉంటుంది. ఫిల్మ్ కెపాసిటర్ల విషయంలో, DC-లింక్ కెపాసిటర్ను అదనపు పరిశీలన లేకుండానే నిర్వహించవచ్చు. ఒకవేళ ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లను ఉపయోగిస్తే, ఓవర్-వోల్టేజ్ 1.2Un ఉంటుంది. షాంఘై మెట్రోను ఉదాహరణగా తీసుకుంటే. Un=1500Vdc, ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్ కోసం పరిగణించవలసిన వోల్టేజ్:
అప్పుడు ఆరు 450V కెపాసిటర్లను శ్రేణిలో కలపాలి. ఫిల్మ్ కెపాసిటర్ డిజైన్ను ఉపయోగిస్తే, 600Vdc నుండి 2000Vdc లేదా 3000Vdc వరకు కూడా సులభంగా సాధించవచ్చు. అదనంగా, కెపాసిటర్ పూర్తిగా డిశ్చార్జ్ అయినప్పుడు, దాని శక్తి రెండు ఎలక్ట్రోడ్ల మధ్య షార్ట్ సర్క్యూట్ డిశ్చార్జ్ను ఏర్పరుస్తుంది. ఇది DC-లింక్ కెపాసిటర్ ద్వారా అధిక ఇన్రష్ కరెంట్ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, ఇది సాధారణంగా ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్ల అవసరాలకు భిన్నంగా ఉంటుంది.
అదనంగా, ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లతో పోలిస్తే, DC-లింక్ ఫిల్మ్ కెపాసిటర్లను చాలా తక్కువ ESR (సాధారణంగా 10mΩ కంటే తక్కువ, మరియు 1mΩ కంటే కూడా తక్కువ) మరియు సెల్ఫ్-ఇండక్టెన్స్ LS (సాధారణంగా 100nH కంటే తక్కువ, మరియు కొన్ని సందర్భాల్లో 10 లేదా 20nH కంటే తక్కువ) సాధించేలా రూపొందించవచ్చు. ఇది DC-లింక్ ఫిల్మ్ కెపాసిటర్ను ఉపయోగించినప్పుడు నేరుగా IGBT మాడ్యూల్లో ఇన్స్టాల్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, బస్ బార్ను DC-లింక్ ఫిల్మ్ కెపాసిటర్లో విలీనం చేయడానికి వీలు కల్పిస్తుంది, తద్వారా ఫిల్మ్ కెపాసిటర్లను ఉపయోగించినప్పుడు ప్రత్యేక IGBT అబ్సార్బర్ కెపాసిటర్ అవసరాన్ని తొలగిస్తుంది, ఇది డిజైనర్కు గణనీయమైన మొత్తంలో డబ్బును ఆదా చేస్తుంది. పటం 2 మరియు 3 కొన్ని C3A మరియు C3B ఉత్పత్తుల సాంకేతిక వివరాలను చూపుతాయి.
3. ముగింపు
ప్రారంభ రోజుల్లో, ఖర్చు మరియు పరిమాణ పరిగణనల కారణంగా DC-లింక్ కెపాసిటర్లు ఎక్కువగా ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లుగా ఉండేవి.
అయితే, ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లు వోల్టేజ్ మరియు కరెంట్ తట్టుకునే సామర్థ్యం (ఫిల్మ్ కెపాసిటర్లతో పోలిస్తే చాలా ఎక్కువ ESR) కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి అధిక సామర్థ్యాన్ని పొందడానికి మరియు అధిక వోల్టేజ్ వినియోగ అవసరాలను తీర్చడానికి అనేక ఎలక్ట్రోలైటిక్ కెపాసిటర్లను సిరీస్ మరియు ప్యారలల్లో కనెక్ట్ చేయడం అవసరం. అదనంగా, ఎలక్ట్రోలైట్ పదార్థం ఆవిరైపోవడాన్ని (volatilization) పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, దానిని క్రమం తప్పకుండా మార్చాలి. కొత్త శక్తి అనువర్తనాలకు సాధారణంగా 15 సంవత్సరాల ఉత్పత్తి జీవితకాలం అవసరం, కాబట్టి ఈ కాలంలో దీనిని 2 నుండి 3 సార్లు మార్చాలి. అందువల్ల, మొత్తం యంత్రం యొక్క అమ్మకానంతర సేవలో గణనీయమైన ఖర్చు మరియు అసౌకర్యం ఉంటుంది. మెటలైజేషన్ కోటింగ్ టెక్నాలజీ మరియు ఫిల్మ్ కెపాసిటర్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధి చెందడంతో, సేఫ్టీ ఫిల్మ్ వేపరైజేషన్ టెక్నాలజీని ఉపయోగించి అతి సన్నని OPP ఫిల్మ్ (అత్యంత సన్ననిది 2.7µm, 2.4µm కూడా) తో 450V నుండి 1200V లేదా అంతకంటే ఎక్కువ వోల్టేజ్తో అధిక-సామర్థ్యం గల DC ఫిల్టర్ కెపాసిటర్లను ఉత్పత్తి చేయడం సాధ్యమైంది. మరోవైపు, బస్ బార్తో DC-లింక్ కెపాసిటర్ల ఏకీకరణ ఇన్వర్టర్ మాడ్యూల్ డిజైన్ను మరింత కాంపాక్ట్గా చేస్తుంది మరియు సర్క్యూట్ను ఆప్టిమైజ్ చేయడానికి సర్క్యూట్ యొక్క స్ట్రే ఇండక్టెన్స్ను బాగా తగ్గిస్తుంది.
పోస్ట్ చేసిన సమయం: మార్చి-29-2022