Kondenzatori su bitna pasivna komponenta električnih krugova zbog svoje široke primjene. Štoviše, odabir odgovarajućeg tipa kondenzatora za krug je neophodan jer se kondenzatori dijele na različite tipove na temelju svoje strukture i sastava. Filmski kondenzator jedna je od vrsta kondenzatora koji ima dug vijek trajanja, nisku vlastitu induktivnost i može apsorbirati strujne udare u strujnim krugovima bez oštećenja.
Struktura:
Što je filmski kondenzator
Konstrukcija i rad filmskog kondenzatora
Vrste filmskih kondenzatora
Značajka samoiscjeljivanja filmskih kondenzatora
Prigušivački krug
Filtri za napajanje
EMI filteri
Zaključak
Što je filmski kondenzator
Filmski kondenzator je onaj koji ima plastični film kao dijalektiku između svojih ploča što ga čini jeftinijim i održava njegova svojstva konstantnima dulje vrijeme. Ova plastična folija je prilično tanka jer ima debljinu od jednog mikrometra. Ovaj kondenzator spada u kategoriju nepolariziranih kondenzatora, što ga čini prilično korisnim u AC krugovima. Filmski kondenzatori mogu izdržati prenapon koji je dvostruko veći od nazivnog naponskog kapaciteta.
Konstrukcija i rad filmskog kondenzatora
Postoje različite vrste plastičnih filmova koji se koriste u filmskom kondenzatoru koji imaju različite karakteristike, na primjer polipropilenski film pruža veću otpornost izolacije i prikladan je za krugove s većim strujama. Štoviše, polipropilen sulfid dolazi s visokom toplinskom otpornošću i dobrim toplinskim karakteristikama, ali je skup. Dakle, ovdje su vrste filmova s njihovim karakteristikama koje se koriste kao dielektrik u filmskim kondenzatorima:
Vrsta filmskih kondenzatora
Ovisno o dielektričnom filmskom materijalu filmskog kondenzatora, njegove karakteristike dosta variraju pa je ovdje tablica koja prikazuje karakteristike filmskih kondenzatora na temelju različitih vrsta izolacijskih materijala:
Za daljnju ilustraciju konstrukcije kondenzatora postoje dvije vrste filmskih kondenzatora, jedan su folijski kondenzatori, a drugi su metalni kondenzatori ili kondenzatori za taloženje pare:
Folijski kondenzatori
Ova vrsta kondenzatora ima elektrode koje su izrađene od metalne folije, a koje su u sendviču između plastičnih folija dielektrika. To su namotani filmski kondenzatori koji mogu biti induktivni ili neinduktivni, a razlika između njih je u tome što ciljni induktivni folijski kondenzator ima svoje terminale izravno spojene na elektrode prije namotavanja. Dok kondenzator s neinduktivnom folijom ima terminale koji su spojeni na krajeve.
Kondenzatori s filmom neinduktivne folijske elektrode pokazuju niži induktivitet i imaju visokofrekventne karakteristike u usporedbi s induktivnim kondenzatorima. U kondenzatoru s induktivnom folijom, metalne folije smještene su između dva plastična filma i nisu izravno povezane:
Dok su u kondenzatoru s neinduktivnom folijom metalne folije postavljene na takav način da je svaka folija postavljena u određenom stupnju od plastičnih filmova dielektrika:
Metalizirani filmski kondenzator
Drugi tip filmskog kondenzatora je metalizirani filmski kondenzator, budući da ima tanki metalni sloj koji je raspršen na jednoj strani dielektrične plastične folije. Ovaj nataloženi sloj metala na plastičnoj foliji stvara elektrodu kondenzatora koja je prilično tanka što je čini puno manjom od filmskog kondenzatora tipa elektrode. Ovi kondenzatori su samo neinduktivnog tipa, ali mogu biti namotani ili laminirani:
Filmski kondenzator radi isto kao i uobičajeni kondenzator, odnosno kada se na njega spoji napajanje, potencijal između dviju elektroda počinje se stvarati. Kada se naboj na obje ploče akumulira do njihovog kapaciteta, to znači da je kondenzator potpuno napunjen. Nadalje, ovi filmski kondenzatori dolaze sa značajkom samoiscjeljivanja koja produljuje njihov vijek trajanja.
Značajka samoiscjeljivanja filmskih kondenzatora
Kad god je izolacija demetalizirana zbog visoke struje, visoke temperature ili bilo kakvog prenapona, filmski kondenzator oksidira okolni taloženi film. Ovo odvaja ostatak kapaciteta od onog s kvarom i tako nastavlja pravilno funkcionirati:
Međutim, ova izolacija područja kvara od ostatka kondenzatora također može smanjiti kapacitet kondenzatora tijekom vremena. Nadalje, u nastavku se nalazi tablica koja pokazuje degradaciju kapacitivnosti kondenzatora tijekom vremena zbog oksidacije:
Ovdje u tablici iznad plavi grafikon prikazuje kapacitivnost bez samoiscjeljivanja jer degradacija može biti izuzetno visoka što dovodi do masovnog kvara. Ako se elektrode koriste sa osiguračima u sastavu filmskih kondenzatora, tada će krivulja degradacije biti ona u zelenoj boji.
Ako su osigurači neispravno spojeni na primarnu ćeliju, to može dovesti do kvara kondenzatora što rezultira brzim gubitkom kapaciteta. Smeđa krivulja je za filmski kondenzator velike snage koji ima odgovarajuće segmentirane elektrode koje imaju znatno veću gustoću zbog impregnacije čistim uljem.
Ove vrste filmskih kondenzatora dizajnirane su na takav način da ne gube više od 2 posto izvornog kapaciteta tijekom rada na nazivnom naponu i vrijednostima struje. Zbog toga ovi filmski kondenzatori obično imaju dulji životni vijek od ostalih vrsta kondenzatora i naširoko se koriste u izmjeničnim krugovima.
Filmski kondenzatori u prigušnom krugu
Strujni krugovi obično se suočavaju sa skokovima struje i napona zbog većih stopa promjene napona, a za rješavanje takvih problema koriste se prigušivači. Uglavnom sklopovi prigušivača imaju filmske kondenzatore za smanjenje elektromagnetskih smetnji i naprezanja poluvodiča. Filmski kondenzator može izdržati veću brzinu promjene napona što može uzrokovati prolazak veće struje kroz njega. Dakle, dielektrični plastični film od polipropilena u kondenzatoru dobro će odgovarati jer ima sposobnost izdržati skokove napona i struje zbog niske ekvivalentne serijske otpornosti i induktiviteta:
Kada je MOSFET isključen, kondenzator će se puniti kroz otpornik R 1 a kada je MOSFET u stanju uključenosti, kondenzator će se prazniti kroz otpornik i masu.
Filmski kondenzator kao filtar snage
Kako bi se filtrirali signali u pretvaračima i motorima, kondenzatori na izlazu propuštaju visoke struje valovitosti kako bi se smanjile razine brzine promjene napona. To u konačnici smanjuje stres i elektromagnetski stres u sustavu. Praktična primjena filmskih kondenzatora kao filtra snage data je dolje u krugu:
Kada je priključen AC izvor, kondenzatori bi trebali biti nepolarizirani, isključujući upotrebu aluminijskih elektrolitskih kondenzatora.
Filmski kondenzatori kao EMI filtri
Za filtriranje elektromagnetskih smetnji za krugove koriste se kondenzatori s metaliziranim filmom zbog načina kvara u otvorenom krugu i sposobnosti da se nose s visokim naponima. Postoje dvije kategorije kondenzatora kada su povezani u strujne krugove na temelju njihove upotrebe. Oni s oznakom X su kondenzatori koji su spojeni linija na liniju često nazivani kondenzatorima linija na neutralni i koriste se za diferencijalno EMI filtriranje.
Dok su kondenzatori koji su u liniji spojeni na masu kategorizirani kao Y i često se nazivaju kondenzatori za premosnicu linije. Ovi kondenzatori zaobilaze žice do uzemljenja, što se naziva zajednički način EMI filtriranja. Budući da ovi kondenzatori mogu pokvariti, postoje posebni načini rada u slučaju kvara, odnosno kada X kondenzator pokvari, stvara se kratki spoj koji rezultira okidanjem prekidača. Štoviše, ako kondenzator Y pokvari, stvorit će se otvoreni strujni krug što smanjuje rizik od strujnog udara.
Štoviše, u slučaju kvara X kondenzatora to će dovesti do gašenja sustava, au slučaju kvara Y kondenzatora, sustav će nastaviti raditi, ali će EMI filtriranje biti smanjeno. Donja tablica prikazuje sigurnosne ocjene za kondenzatore na temelju njihovih spojeva u krugu:
Sada za daljnju ilustraciju upotrebe filmskih kondenzatora za EMI filtriranje ovdje je jednostavan AC krug dalekovoda koji koristi kondenzatore kao EMI filtere:
Niska vlastita induktivnost filmskih kondenzatora predstavlja prednost jer održava rezonanciju kondenzatora visokom. Ovdje je X kondenzator spojen između linije i nule, dok su Y kondenzatori spojeni između linije i zemlje.
Zaključak
Filmski kondenzatori imaju veliku važnost kada je riječ o strujnim krugovima zbog svojih različitih karakteristika, a jedno je i svojstvo samoiscjeljivanja. Ovo svojstvo produljuje vijek trajanja kondenzatora i također sprječava kvar sustava.
Štoviše, ovi film kondenzatori su podijeljeni u vrste: jedan je folija elektroda, a drugi je metalizirani film kondenzator. Slično tome, filmski kondenzatori također se razlikuju ovisno o vrsti izolacijskog materijala za dielektrik jer sastav dielektrika utječe na radne karakteristike filmskog kondenzatora. Kondenzatori s filmom zbog nazivne valovitosti struje i značajke samoiscjeljivanja imaju prednost nad aluminijskim elektrolitičkim kondenzatorima.