ഈ ആഴ്ച നമ്മൾ കഴിഞ്ഞ ആഴ്ചയിലെ ലേഖനം തുടരുന്നു.

1.2 ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ

ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകളിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന ഡൈഇലക്ട്രിക് അലുമിനിയത്തിന്റെ നാശത്തിലൂടെ രൂപം കൊള്ളുന്ന അലുമിനിയം ഓക്സൈഡാണ്, 8 മുതൽ 8.5 വരെ ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കവും ഏകദേശം 0.07V/A (1µm=10000A) പ്രവർത്തനക്ഷമതയുള്ള ഡൈഇലക്ട്രിക് ശക്തിയും. എന്നിരുന്നാലും, അത്തരമൊരു കനം കൈവരിക്കാൻ സാധ്യമല്ല. നല്ല ഊർജ്ജ സംഭരണ ​​സവിശേഷതകൾ ലഭിക്കുന്നതിന് ഒരു അലുമിനിയം ഓക്സൈഡ് ഫിലിം രൂപപ്പെടുത്തുന്നതിന് അലുമിനിയം ഫോയിൽ കൊത്തിവയ്ക്കേണ്ടതിനാൽ, അലുമിനിയം പാളിയുടെ കനം ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ ശേഷി ഘടകം (നിർദ്ദിഷ്ട കപ്പാസിറ്റൻസ്) കുറയ്ക്കുന്നു, കൂടാതെ ഉപരിതലം നിരവധി അസമമായ പ്രതലങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കും. മറുവശത്ത്, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ പ്രതിരോധശേഷി കുറഞ്ഞ വോൾട്ടേജിന് 150Ωcm ഉം ഉയർന്ന വോൾട്ടേജിന് (500V) 5kΩcm ഉം ആണ്. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിന്റെ ഉയർന്ന പ്രതിരോധശേഷി ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററിന് താങ്ങാൻ കഴിയുന്ന RMS കറന്റിനെ പരിമിതപ്പെടുത്തുന്നു, സാധാരണയായി 20mA/µF വരെ.

ഈ കാരണങ്ങളാൽ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ പരമാവധി 450V വോൾട്ടേജിനായി രൂപകൽപ്പന ചെയ്‌തിരിക്കുന്നു (ചില വ്യക്തിഗത നിർമ്മാതാക്കൾ 600V രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുന്നു). അതിനാൽ, ഉയർന്ന വോൾട്ടേജുകൾ ലഭിക്കുന്നതിന്, പരമ്പരയിൽ കപ്പാസിറ്ററുകൾ ബന്ധിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് അവ നേടേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ഓരോ ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററിന്റെയും ഇൻസുലേഷൻ പ്രതിരോധത്തിലെ വ്യത്യാസം കാരണം, പരമ്പരയുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഓരോ കപ്പാസിറ്ററിന്റെയും വോൾട്ടേജ് സന്തുലിതമാക്കുന്നതിന് ഓരോ കപ്പാസിറ്ററുമായും ഒരു റെസിസ്റ്റർ ബന്ധിപ്പിക്കണം. കൂടാതെ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ ധ്രുവീകരിക്കപ്പെട്ട ഉപകരണങ്ങളാണ്, കൂടാതെ പ്രയോഗിച്ച റിവേഴ്സ് വോൾട്ടേജ് 1.5 മടങ്ങ് അൺ കവിയുമ്പോൾ, ഒരു ഇലക്ട്രോകെമിക് പ്രതികരണം സംഭവിക്കുന്നു. പ്രയോഗിച്ച റിവേഴ്സ് വോൾട്ടേജ് ആവശ്യത്തിന് ദൈർഘ്യമുള്ളപ്പോൾ, കപ്പാസിറ്റർ പുറത്തേക്ക് ഒഴുകും. ഈ പ്രതിഭാസം ഒഴിവാക്കാൻ, ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ ഓരോ കപ്പാസിറ്ററിനും അടുത്തായി ഒരു ഡയോഡ് ബന്ധിപ്പിക്കണം. കൂടാതെ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ വോൾട്ടേജ് സർജ് പ്രതിരോധം സാധാരണയായി 1.15 മടങ്ങ് അൺ ആണ്, നല്ലവ 1.2 മടങ്ങ് അൺ വരെ എത്താം. അതിനാൽ ഡിസൈനർമാർ സ്ഥിരമായ പ്രവർത്തന വോൾട്ടേജ് മാത്രമല്ല, അവ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ സർജ് വോൾട്ടേജും പരിഗണിക്കണം. ചുരുക്കത്തിൽ, ഫിലിം കപ്പാസിറ്ററുകളും ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകളും തമ്മിലുള്ള താരതമ്യ പട്ടിക താഴെ കൊടുക്കുന്നു, ചിത്രം 1 കാണുക.

2. ആപ്ലിക്കേഷൻ വിശകലനം

ഫിൽട്ടറുകളായി ഡിസി-ലിങ്ക് കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക് ഉയർന്ന കറന്റും ഉയർന്ന ശേഷിയുള്ള ഡിസൈനുകളും ആവശ്യമാണ്. ചിത്രം 3-ൽ സൂചിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ഒരു പുതിയ എനർജി വാഹനത്തിന്റെ പ്രധാന മോട്ടോർ ഡ്രൈവ് സിസ്റ്റം ഒരു ഉദാഹരണമാണ്. ഈ ആപ്ലിക്കേഷനിൽ കപ്പാസിറ്റർ ഒരു ഡീകൂപ്ലിംഗ് പങ്ക് വഹിക്കുന്നു, കൂടാതെ സർക്യൂട്ടിൽ ഉയർന്ന ഓപ്പറേറ്റിംഗ് കറന്റ് ഉണ്ട്. ഫിലിം ഡിസി-ലിങ്ക് കപ്പാസിറ്ററിന് വലിയ ഓപ്പറേറ്റിംഗ് കറന്റുകളെ (Irms) നേരിടാൻ കഴിയുമെന്നതിന്റെ ഗുണമുണ്ട്. 50~60kW പുതിയ എനർജി വെഹിക്കിൾ പാരാമീറ്ററുകൾ ഉദാഹരണമായി എടുക്കുക, പാരാമീറ്ററുകൾ ഇപ്രകാരമാണ്: ഓപ്പറേറ്റിംഗ് വോൾട്ടേജ് 330 Vdc, റിപ്പിൾ വോൾട്ടേജ് 10Vrms, റിപ്പിൾ കറന്റ് 150Arms@10KHz.

അപ്പോൾ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ വൈദ്യുത ശേഷി ഇങ്ങനെ കണക്കാക്കുന്നു:

ഫിലിം കപ്പാസിറ്റർ രൂപകൽപ്പനയിൽ ഇത് നടപ്പിലാക്കാൻ എളുപ്പമാണ്. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നുവെന്ന് കരുതുക, 20mA/μF പരിഗണിക്കുകയാണെങ്കിൽ, മുകളിൽ പറഞ്ഞ പാരാമീറ്ററുകൾ പാലിക്കുന്നതിന് ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകളുടെ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ കപ്പാസിറ്റൻസ് ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ കണക്കാക്കുന്നു:

ഈ കപ്പാസിറ്റൻസ് ലഭിക്കുന്നതിന് സമാന്തരമായി ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഒന്നിലധികം ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ ആവശ്യമാണ്.

ലൈറ്റ് റെയിൽ, ഇലക്ട്രിക് ബസ്, സബ്‌വേ തുടങ്ങിയ ഓവർ-വോൾട്ടേജ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ. പാന്റോഗ്രാഫ് വഴി ലോക്കോമോട്ടീവ് പാന്റോഗ്രാഫുമായി ഈ പവറുകൾ ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നതിനാൽ, ഗതാഗത യാത്രയിൽ പാന്റോഗ്രാഫും പാന്റോഗ്രാഫും തമ്മിലുള്ള സമ്പർക്കം ഇടയ്ക്കിടെ സംഭവിക്കുന്നു. രണ്ടും സമ്പർക്കത്തിലല്ലാത്തപ്പോൾ, വൈദ്യുതി വിതരണം DC-L ഇങ്ക് കപ്പാസിറ്റർ പിന്തുണയ്ക്കുന്നു, കോൺടാക്റ്റ് പുനഃസ്ഥാപിക്കുമ്പോൾ, ഓവർ-വോൾട്ടേജ് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നു. ഏറ്റവും മോശം അവസ്ഥ വിച്ഛേദിക്കപ്പെടുമ്പോൾ DC-ലിങ്ക് കപ്പാസിറ്റർ പൂർണ്ണമായി ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുന്നതാണ്, അവിടെ ഡിസ്ചാർജ് വോൾട്ടേജ് പാന്റോഗ്രാഫ് വോൾട്ടേജിന് തുല്യമാണ്, കോൺടാക്റ്റ് പുനഃസ്ഥാപിക്കുമ്പോൾ, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന ഓവർ-വോൾട്ടേജ് റേറ്റുചെയ്ത ഓപ്പറേറ്റിംഗ് അണിന്റെ ഏകദേശം രണ്ട് മടങ്ങ് വരും. ഫിലിം കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക് DC-ലിങ്ക് കപ്പാസിറ്റർ അധിക പരിഗണനയില്ലാതെ കൈകാര്യം ചെയ്യാൻ കഴിയും. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഓവർ-വോൾട്ടേജ് 1.2Un ആണ്. ഷാങ്ഹായ് മെട്രോയെ ഒരു ഉദാഹരണമായി എടുക്കുക. ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററിന് വോൾട്ടേജ് പരിഗണിക്കേണ്ട Un=1500Vdc ഇതാണ്:

തുടർന്ന് ആറ് 450V കപ്പാസിറ്ററുകളും ശ്രേണിയിൽ ബന്ധിപ്പിക്കണം. ഫിലിം കപ്പാസിറ്റർ ഡിസൈൻ 600Vdc മുതൽ 2000Vdc വരെ അല്ലെങ്കിൽ 3000Vdc വരെ ഉപയോഗിച്ചാൽ എളുപ്പത്തിൽ നേടാനാകും. കൂടാതെ, കപ്പാസിറ്റർ പൂർണ്ണമായും ഡിസ്ചാർജ് ചെയ്യുമ്പോൾ ഊർജ്ജം രണ്ട് ഇലക്ട്രോഡുകൾക്കിടയിൽ ഒരു ഷോർട്ട് സർക്യൂട്ട് ഡിസ്ചാർജ് ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് DC-Link കപ്പാസിറ്ററിലൂടെ ഒരു വലിയ ഇൻറഷ് കറന്റ് സൃഷ്ടിക്കുന്നു, ഇത് സാധാരണയായി ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾക്ക് ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിന് വ്യത്യസ്തമാണ്.

കൂടാതെ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, വളരെ കുറഞ്ഞ ESR (സാധാരണയായി 10mΩ-ൽ താഴെ, <1mΩ-ൽ താഴെ പോലും), സെൽഫ്-ഇൻഡക്‌ടൻസ് LS (സാധാരണയായി 100nH-ൽ താഴെ, ചില സന്ദർഭങ്ങളിൽ 10 അല്ലെങ്കിൽ 20nH-ൽ താഴെ) എന്നിവ നേടാൻ DC-Link ഫിലിം കപ്പാസിറ്റർ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യാൻ കഴിയും. ഇത് പ്രയോഗിക്കുമ്പോൾ DC-Link ഫിലിം കപ്പാസിറ്റർ നേരിട്ട് IGBT മൊഡ്യൂളിലേക്ക് ഇൻസ്റ്റാൾ ചെയ്യാൻ അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് ബസ് ബാർ DC-Link ഫിലിം കപ്പാസിറ്ററിലേക്ക് സംയോജിപ്പിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു, അങ്ങനെ ഫിലിം കപ്പാസിറ്ററുകൾ ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ ഒരു പ്രത്യേക IGBT അബ്സോർബർ കപ്പാസിറ്ററിന്റെ ആവശ്യകത ഇല്ലാതാക്കുന്നു, ഇത് ഡിസൈനർക്ക് ഗണ്യമായ തുക ലാഭിക്കുന്നു. ചിത്രം 2. ഉം 3 ഉം ചില C3A, C3B ഉൽപ്പന്നങ്ങളുടെ സാങ്കേതിക സവിശേഷതകൾ കാണിക്കുന്നു.

3. ഉപസംഹാരം

ആദ്യകാലങ്ങളിൽ, വിലയും വലിപ്പവും കണക്കിലെടുത്ത് ഡിസി-ലിങ്ക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ കൂടുതലും ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകളായിരുന്നു.

എന്നിരുന്നാലും, ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ വോൾട്ടേജും കറന്റും താങ്ങാനുള്ള ശേഷിയാൽ സ്വാധീനിക്കപ്പെടുന്നു (ഫിലിം കപ്പാസിറ്ററുകളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ വളരെ ഉയർന്ന ESR), അതിനാൽ വലിയ ശേഷി നേടുന്നതിനും ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ഉപയോഗത്തിന്റെ ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനും നിരവധി ഇലക്ട്രോലൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ പരമ്പരയിലും സമാന്തരമായും ബന്ധിപ്പിക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. കൂടാതെ, ഇലക്ട്രോലൈറ്റ് മെറ്റീരിയലിന്റെ ബാഷ്പീകരണ സ്വഭാവം കണക്കിലെടുത്ത്, അത് പതിവായി മാറ്റിസ്ഥാപിക്കണം. പുതിയ ഊർജ്ജ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്ക് സാധാരണയായി 15 വർഷത്തെ ഉൽപ്പന്ന ആയുസ്സ് ആവശ്യമാണ്, അതിനാൽ ഈ കാലയളവിൽ ഇത് 2 മുതൽ 3 തവണ വരെ മാറ്റിസ്ഥാപിക്കണം. അതിനാൽ, മുഴുവൻ മെഷീനിന്റെയും വിൽപ്പനാനന്തര സേവനത്തിൽ ഗണ്യമായ ചെലവും അസൗകര്യവുമുണ്ട്. മെറ്റലൈസേഷൻ കോട്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെയും ഫിലിം കപ്പാസിറ്റർ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെയും വികസനത്തോടെ, സുരക്ഷാ ഫിലിം വേപ്പറൈസേഷൻ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് 450V മുതൽ 1200V വരെ വോൾട്ടേജുള്ള അല്ലെങ്കിൽ അതിലും ഉയർന്ന ശേഷിയുള്ള DC ഫിൽട്ടർ കപ്പാസിറ്ററുകൾ (ഏറ്റവും കനം കുറഞ്ഞ 2.7µm, 2.4µm പോലും) അൾട്രാ-തിൻ OPP ഫിലിം ഉപയോഗിച്ച് നിർമ്മിക്കാൻ സാധിച്ചു. മറുവശത്ത്, ഡിസി-ലിങ്ക് കപ്പാസിറ്ററുകൾ ബസ് ബാറുമായി സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് ഇൻവെർട്ടർ മൊഡ്യൂൾ രൂപകൽപ്പനയെ കൂടുതൽ ഒതുക്കമുള്ളതാക്കുകയും സർക്യൂട്ട് ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുന്നതിനായി സർക്യൂട്ടിന്റെ സ്‌ട്രേ ഇൻഡക്‌ടൻസ് വളരെയധികം കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.