Condensatorii sunt o componentă pasivă esențială a circuitelor electrice datorită gamei lor largi de aplicații. În plus, este necesară selectarea unui tip potrivit de condensator pentru un circuit, deoarece condensatorii sunt împărțiți în diferite tipuri în funcție de structura și compoziția lor. Condensatorul de film este unul dintre tipurile de condensatoare care are o durată de viață lungă, auto-inductanță scăzută și poate absorbi supratensiunile din circuite fără a se deteriora.
Contur:
Ce este un condensator de film
Construcția și funcționarea condensatorului de film
Tipuri de condensatoare cu film
Caracteristica de auto-vindecare a condensatoarelor de film
Circuitul Snubber
Filtre de putere
Filtre EMI
Concluzie
Ce este un condensator de film
Un condensator de film este unul care are o peliculă de plastic ca dialectică între plăcile sale, ceea ce îl face mai puțin costisitor și își păstrează caracteristicile constante pentru o perioadă mai lungă de timp. Această folie de plastic este destul de subțire deoarece are o grosime de un micrometru. Acest condensator se încadrează în categoria condensatorului nepolarizat, iar acest lucru îl face destul de util în circuitele AC. Condensatorii de film pot rezista la supratensiune care este de două ori mai mare decât capacitatea nominală a tensiunii.
Construcția și funcționarea condensatorului de film
Există diferite tipuri de folii de plastic utilizate într-un condensator cu film, care au caracteristici diferite, de exemplu, folie de polipropilenă oferă o rezistență mai mare de izolație și este potrivită pentru circuite cu curenți mai mari. În plus, sulfura de polipropilenă are o rezistență ridicată la căldură și caracteristici bune de căldură, dar este scumpă. Deci, iată tipurile de filme cu caracteristicile lor care sunt utilizate ca dielectric în condensatoarele de film:
Tipul de condensatori cu film
Acum, pe baza materialului de film dielectric al condensatorului de film, caracteristicile acestuia variază foarte mult, așa că iată un tabel care afișează caracteristicile condensatoarelor de film pe diferite tipuri de material izolator:
Pentru a ilustra în continuare construcția condensatoarelor, există două tipuri de condensatoare cu film, unul este condensator cu folie și celălalt este condensator metalic sau condensator de depunere de vapori:
Condensatori cu folie
Acest tip de condensator are electrozi care sunt fabricați din folie metalică și care sunt intercalați între foliile de plastic ale dielectricului. Aceștia sunt condensatori cu film de tip bobinat care pot fi fie inductivi, fie non-inductivi, iar diferența dintre cei doi este că condensatorul de film inductiv țintă are bornele conectate direct la electrozi înainte de înfășurare. În timp ce condensatorul de folie neinductiv are terminale care sunt conectate la fețele de capăt.
Condensatorii cu folie cu electrod neinductiv prezintă o inductanță mai mică și au caracteristici de înaltă frecvență în comparație cu cei inductivi. În condensatorul cu folie inductivă, foliile metalice sunt plasate între două folii de plastic și nu sunt conectate direct:
În timp ce în condensatorul cu folie neinductivă, foliile metalice sunt plasate astfel încât fiecare folie să fie plasată într-un anumit grad de filmele de plastic de dielectric:
Condensator cu film metalizat
Un alt tip de condensator de film este condensatorul de film metalizat, deoarece are un strat subțire metalic care este pulverizat pe o parte a foliei de plastic dielectric. Acest strat de metal depus pe filmul de plastic creează un electrod de condensatori care este destul de subțire, ceea ce îl face mult mai mic decât condensatorul cu film de tip electrod. Acești condensatori sunt doar de tip neinductiv, dar pot fi fie de tip bobinat, fie de tip laminat:
Condensatorul de film funcționează la fel ca și condensatorul general, adică atunci când o sursă de alimentare este conectată la el, potențialul dintre cei doi electrozi începe să se acumuleze. Când încărcarea de pe ambele plăci este acumulată la capacitatea lor, înseamnă că condensatorul este complet încărcat. În plus, acești condensatori de film vin cu o caracteristică de auto-vindecare care se adaugă la durata lor de valabilitate.
Caracteristica de auto-vindecare a condensatoarelor de film
Ori de câte ori izolația este demetalizată din cauza curentului ridicat, a temperaturii ridicate sau a oricărei supratensiuni, condensatorul de film oxidează filmul depus înconjurător. Aceasta separă restul zonei de capacitate de cea defectă și astfel continuă să funcționeze corect:
Cu toate acestea, această izolație a zonei de defecțiune de restul condensatorului poate scădea și capacitatea condensatorului în timp. În plus, există un tabel de mai jos care arată degradarea capacității condensatorului în timp din cauza oxidării:
Aici, în tabelul de mai sus, graficul albastru arată capacitatea fără auto-vindecare, deoarece degradarea poate fi extrem de mare, ducând la defecțiuni masive. Dacă electrozii sunt folosiți cu siguranțe în compoziția condensatoarelor de film, atunci curba de degradare va fi cea de culoare verde.
Dacă siguranțele sunt conectate incorect la celula primară, poate duce la defectarea condensatorului, ceea ce duce la pierderea rapidă a capacității. Curba maro este pentru condensatorul de film de mare putere care are electrozi segmentați corespunzători, care are o densitate considerabil mai mare datorită impregnării cu ulei pur.
Aceste tipuri de condensatoare cu peliculă sunt proiectate astfel încât să nu piardă mai mult de 2% din capacitatea inițială în timp ce lucrează la valorile lor nominale de tensiune și curent. Acesta este motivul pentru care acești condensatori cu film tind să aibă o durată de viață mai mare decât celelalte tipuri de condensatori și sunt utilizați pe scară largă în circuitele de curent alternativ.
Condensatori cu film în circuitul de amortizor
Circuitele de putere se confruntă de obicei cu vârfuri de curent și de tensiune din cauza ratelor mai mari de schimbare a tensiunilor și pentru a face față unor astfel de probleme sunt utilizate circuite amortizoare. În principal, circuitele amortizoare au condensatoare de film pentru a reduce interferența electromagnetică și stresul semiconductorilor. Condensatorul de film poate rezista la o rată mai mare de schimbare a tensiunii, ceea ce poate determina trecerea unui curent mai mare prin el. Deci, filmul de plastic dielectric de polipropilenă din condensator va fi o potrivire bună, deoarece are capacitatea de a rezista la vârfurile de tensiune și curent datorită rezistenței și inductanței în serie echivalente scăzute:
Când MOSFET-ul este oprit, condensatorul se va încărca prin rezistorul R 1 iar când MOSFET-ul este în stare de pornire, condensatorul se va descărca prin rezistor și pământ.
Condensator de film ca filtre de putere
Pentru a filtra semnalele din invertoare și motoare, condensatorii de la ieșire trec curenții mari de ondulare pentru a reduce nivelurile ratei de schimbare a tensiunii. Acest lucru reduce în cele din urmă stresul și stresul electromagnetic din sistem. O implementare practică a condensatoarelor de film ca filtru de putere este prezentată mai jos în circuit:
Când este conectată o sursă de curent alternativ, condensatorii ar trebui să fie nepolarizați, excluzând utilizarea condensatoarelor electrolitice din aluminiu.
Condensatori de film ca filtre EMI
Pentru a filtra interferența electromagnetică pentru circuite, condensatorii cu film metalizat sunt utilizați din cauza modului de defectare a circuitului deschis și a capacității de a face față tensiunilor înalte. Există două categorii de condensatori atunci când sunt conectați în circuite de putere în funcție de utilizarea lor. Cei cu eticheta X sunt condensatorii care sunt conectați linie la linie adesea denumiți ca condensatori linie la neutru și sunt utilizați pentru filtrarea EMI diferențială.
În timp ce condensatorii care sunt conectați în linie la pământ sunt clasificați ca Y și sunt adesea numiți condensatori de ocolire a liniei. Acești condensatori ocolesc firele la pământ, ceea ce se numește modul comun de filtrare EMI. Deoarece acești condensatori se pot defecta, există moduri speciale în caz de defecțiune, adică atunci când condensatorul X se defectează, se creează un scurtcircuit care duce la declanșarea întreruptorului. În plus, dacă condensatorul Y se defectează, atunci se va crea un circuit deschis care minimizează riscul de șoc electric.
Mai mult, în cazul defectării condensatorului X va duce la oprirea sistemului, iar în cazul defectării condensatorului Y sistemul va continua să funcționeze, dar filtrarea EMI va fi redusă. Iată un tabel de mai jos care arată cotele de siguranță pentru condensatori pe baza conexiunilor la circuite:
Acum, pentru a ilustra mai mult utilizarea condensatoarelor de film pentru filtrarea EMI, iată un simplu circuit de curent alternativ al unei linii de alimentare care utilizează condensatorii ca filtre EMI:
Auto-inductanța scăzută a condensatoarelor cu film reprezintă un avantaj deoarece menține rezonanța condensatorului ridicată. Aici condensatorul X este conectat între linie și neutru, în timp ce condensatorii Y sunt conectați între linie și masă.
Concluzie
Condensatorii cu film au o importanță deosebită atunci când vine vorba de circuite de alimentare datorită caracteristicilor lor diferite și una dintre proprietățile de auto-vindecare. Această proprietate crește durata de valabilitate a condensatorului și, de asemenea, previne defecțiunea sistemului.
Mai mult, acești condensatori cu film sunt împărțiți în tipuri: unul este electrodul cu folie și celălalt este condensatorul cu film metalizat. În mod similar, condensatorii de film variază, de asemenea, în funcție de tipul de material izolator pentru dielectric, deoarece compoziția dielectrică influențează caracteristicile de lucru ale condensatorului de film. Condensatorii cu peliculă datorită clasificării curentului de ondulare și caracteristicii de auto-vindecare sunt preferați față de condensatorii electrolitici din aluminiu.