Jaka jest wartość napięcia AC dla kondensatora?

Myślałem, że jedyne, co się liczy, to napięcie bezwzględne na kondensatorze przebijającym dielektryk, ale są też takie, które mają prąd przemienny. Co to znaczy? Dlaczego wartość zmienia się przy różnych częstotliwościach?

Widzę wykresy Vrms vs częstotliwość, to równanie

• $V_{rating} \geq {1 \over k} \cdot V_{PP} + |V_{min}|$

itp., ale nie jestem pewien, czy to rozumiem.

Jak oceniasz kondensator, jeśli będzie nałożony zarówno prąd stały, jak i przemienny? Jeśli na przykład umieszczam 200 VDC na kondensatorze 33 nF, z nałożonym przebiegiem prądu przemiennego 70 kHz, który czasami osiąga 1200 Vpp (czyli 424 Vrms, 200 + 600 = 800 Vmax, a 200 - 600 = -400 Vmin ), to czego potrzebuje do oceny prądu stałego i przemiennego?

streszczenie

W oparciu o wytyczne w doborze kondensatorów do zastosowań pulsacyjnych
wymagana wartość napięcia może być zaskakująca i denerwująca.

• Napięcie znamionowe kondensatora = napięcie stałe + składnik AC / współczynnik K.

• Współczynnik K zależy od częstotliwości i <= 1. Wartość zgodnie z tym wykresem (z powyższego odniesienia).
  Przy 70 Khz K ~ = 0,35, więc składnik napięcia przemnożenia jest mnożony przez współczynnik 1 / 0,35 = 2,9!

• Dla polipropylenu K ~ ~ = 1,16 - 0,16 x log (f)
  (Wartości liczbowe były prawidłowe. Wzór został poprawiony). (log log base 10) - dla 10 Hz <f <1 MHz.
  (empirycznie na podstawie poniższego wykresu)

np.
przy 1 MHz pomnożyć dowolny składnik AC x ~ = 5
przy 100 KHz pomnożyć dowolny składnik AC x ~ = 3
przy 10 KHz pomnożyć dowolny składnik AC x ~ = 2

Dla tego konkretnego przykładu

• Kf przy 70 kHz ~ = 0,35
• Veffective = Vdc + (Vpeak-Vdc) / kf
• = 200 + (800-200) / 0,35 = ~ 2000 Volt wymagany kondensator !!!

Jest to bardziej odpowiednie dla aplikacji impulsowych lub prądu przemiennego o bardzo wysokiej częstotliwości (czego przykładem jest twój przykład), chociaż warto zauważyć, że przy 100 Hz współczynnik skalowania już spada do 80% wartości pojemności prądu stałego.

Podane przykładowe wykresy dotyczą dielektryku z folii polipropylenowej.
Te wartości liczbowe będą się różnić w zależności od typu dielektryka.

Podany powód jest taki, że wytrzymałość dielektryczna folii maleje wraz ze wzrostem częstotliwości.

• Wyjaśnienie przyczyny, która nie musi być znana z zastosowania formuł, zaczyna wchodzić w głęboką magię i tajemne właściwości fizyczne, ale wydaje się, że odnosi się do wzrostu współczynnika rozproszenia wraz z częstotliwością i rosnącego prawdopodobieństwa wewnętrznego wyładowania koronowego z rosnąca grubość materiału (lub „efektywna grubość” ze wzrostem częstotliwości).

  Ten interesujący (lub nudny w zależności od zainteresowań) dokument
  Folia Mylar - Informacje o produkcie z Dupont Teijin oferuje pewne spostrzeżenia dotyczące poliestru / Mylaru, które można ogólnie zastosować do innych tworzyw sztucznych. Rycina 8 pokazuje wzrost współczynnika rozproszenia wraz z częstotliwością (stąd obniżenie rezystancji przyłożonego napięcia i wyładowania koronowego)

Zastosowanie formuły jest łatwiejsze niż zrozumienie przyczyny.

(a) Rozwiązanie dla:
+ ve napięcia DC z
+ ve impulsem idącym
lub dodanym napięciem przemiennym takim, że Vmin> = 0 V.

Odnosi się to do kondensatora z (powiedzmy + ve) przesunięciem DC i dodanym + ve impulsem wyjściowym LUB DFC z dodatkowym przebiegiem prądu przemiennego tak, że V jest zawsze> 0.
Dla przesunięcia prądu przemiennego przez składową prądu stałego tak, że przebieg nadal przecina 0 Wolty patrz (b) poniżej.

• Oblicz wartość mnożnika ak na podstawie częstotliwości.
  Z tabeli K <= 1.
  Jest to współczynnik obniżający wartość znamionową części przebiegu prądu przemiennego.

• Obliczyć minimalne napięcie = Vmin

• Oblicz Vpp = Vmax - Vmin.

• Oblicz efektywne napięcie elementu AC

  Efektywne Vac = Vpp / k.
  (Wghich zawsze będzie> = Vpp)

• Dodaj wartości DC i AC

  Veffective = Vdc_applies + Vac = Vdc_applied + Vpp / k.

  CO BYŁO DO OKAZANIA.

(b) Rozwiązanie dla Vdc + Vac tak, że połączony przebieg nadal przecina 0 V dwa razy na cykl

• Vmin = 0

• Vpp = Vpeak [[= VAC_peak_to_peak / 2 + Vdc]]

• Uzyskaj k z tabeli jak wyżej.

• Veffective = Vpp / k.

W twoim przykładzie zastosowanie ma przypadek (a).

Vdc = 200 V
Podajesz, że Vmax = 800 V, więc Vpp = (Vmax - 200) = (800-200) = 600 v.
Obliczenia K z przywołanego dokumentu WIMA.

K dla 70 kHz = ~ = 0,35

Skuteczne = 200 + 600 / 0,35 = 1914v

Wymagany kondensator 2 kV !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Kondensatory mają maksymalne napięcie, które mogą utrzymać, jak mówisz, ale mają również maksymalny prąd, który mogą obsłużyć. Jest to zwykle określane jako specyfikacja tętnienia prądu . Ponieważ liczy się prąd, można go również wyrazić jako maksymalne napięcie prądu przemiennego na określonych częstotliwościach.

W twoim przypadku będziesz mieć na kondensatorze sinusoidę 1200 V pp 70 kHz. Najszybsza zmiana tego sygnału następuje przy przejściu przez zero, czyli 600 V * 2 * Pi * 70 kHz = 264 V / µs. Prąd przez kondensator wynosi dV / dt * C. Użyjmy na przykład 1 µF. 264 V / µs * 1µF = szczyt 264 A, 187 A RMS, czyli prąd tętnienia, który musi wytrzymać górna granica.