คะแนนแรงดันไฟฟ้า AC สำหรับตัวเก็บประจุคืออะไร?

ฉันคิดว่าสิ่งเดียวที่สำคัญคือแรงดันสัมบูรณ์ในตัวเก็บประจุที่เจาะทะลุอิเล็กทริก แต่มีบางอย่างที่มีคะแนน AC ด้วย สิ่งนี้หมายความว่า? ทำไมค่าจึงเปลี่ยนที่ความถี่ต่างกัน

ฉันเห็น Vrms กับกราฟความถี่สมการนี้

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

เป็นต้น แต่ฉันไม่แน่ใจว่าฉันเข้าใจ

คุณให้คะแนนตัวเก็บประจุอย่างไรถ้ามันจะมีทั้ง DC และ AC ซ้อนทับ? ตัวอย่างเช่นถ้าฉันกำลังใส่ค่าเฉลี่ย 200 VDC ในตัวเก็บประจุ 33 nF โดยมีรูปแบบของคลื่น AC 70 kHz ที่ซ้อนทับที่ถึง 1200 Vpp เป็นครั้งคราว (เช่น 424 Vrms, 200 + 600 = 800 Vmax และ 200 - 600 = -400 Vmin ) แล้วอะไรคือสิ่งที่จำเป็นสำหรับการจัดอันดับ DC และ AC

สรุป

ตามแนวทางในการเลือกตัวเก็บประจุสำหรับแอพพลิเคชั่นพัลส์
การจัดระดับแรงดันไฟฟ้าที่ต้องการนั้นมีแนวโน้มที่จะทำให้ประหลาดใจและน่ารำคาญ

• คะแนนแรงดันไฟฟ้าของตัวเก็บประจุ = โวลต์ DC + ส่วนประกอบ AC / Kfactor

• Kfactor ขึ้นอยู่กับความถี่และ <= 1 ค่าตามแผนภูมินี้ (จากการอ้างอิงด้านบน)
  ที่ 70 Khz K ~ = 0.35 ดังนั้นองค์ประกอบแรงดันไฟฟ้า AC จะถูกคูณด้วยปัจจัย 1 / 0.35 = 2.9!

• สำหรับโพรพิลีนK ~~ = 1.16 - 0.16 x บันทึก (f)
  (ค่าตัวเลขถูกต้องสูตรได้รับการแก้ไข) (บันทึกฐาน 10) - สำหรับ 10HZ <f <1 MHz
  (สังเกตุจากกราฟด้านล่าง)

เช่น
ที่ 1 MHz คูณองค์ประกอบ AC ใด ๆ x ~ = 5
ที่ 100 KHz คูณองค์ประกอบ AC ใด ๆ x ~ = 3
ที่ 10 KHz คูณองค์ประกอบ AC ใด ๆ x ~ = 2

สำหรับตัวอย่างเฉพาะนี้

• Kf ที่ 70 kHz ~ = 0.35
• Veffective = Vdc + (Vpeak-Vdc) / kf
• = 200 + (800-200) /0.35 = จำเป็นต้องใช้ตัวเก็บประจุ ~ 2000 โวลต์ !!!

สิ่งนี้สามารถใช้งานได้กับแอพพลิเคชั่นพัลส์หรือ AC ความถี่สูงมาก (ซึ่งเป็นตัวอย่างของคุณ) แม้ว่าจะเป็นที่น่าสังเกตว่าที่ 100 HZ ปัจจัยการปรับสเกลนั้นลดลงถึง 80% ของค่าความจุ DC

ตัวอย่างกราฟที่คุณได้รับสำหรับฟิล์มโพรพิลีนไดอิเล็กทริก
ค่าตัวเลขของ Thye จะแตกต่างกันไปตามประเภทอิเล็กทริก

เหตุผลที่ให้คือความเป็นฉนวนของฟิล์มลดลงตามความถี่ที่เพิ่มขึ้น

• คำอธิบายเบื้องหลังเหตุผลซึ่งไม่จำเป็นต้องทราบว่าจะใช้สูตรเริ่มเข้าสู่เวทย์มนตร์ลึกและคุณสมบัติทางกายภาพอาร์เคน แต่ดูเหมือนจะเกี่ยวข้องกับการเพิ่มขึ้นของปัจจัยการกระจายกับความถี่และโอกาสที่เพิ่มขึ้นของการปลดปล่อยโคโรนาภายในด้วย เพิ่มความหนาของวัสดุ (หรือ "ความหนาที่มีประสิทธิภาพ" กับความถี่ที่เพิ่มขึ้น)

  
  ฟิล์ม Mylar ที่น่าสนใจ (หรือน่าเบื่อแล้วแต่คนสนใจ) - ข้อมูลผลิตภัณฑ์จาก Dupont Teijin นำเสนอข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับโพลีเอสเตอร์ / Mylar ซึ่งคาดว่าจะสามารถนำไปใช้กับพลาสติกชนิดอื่นได้ รูปที่ 8 แสดงปัจจัยการกระจายที่เพิ่มขึ้นพร้อมความถี่ (ดังนั้นการลดความต้านทานต่อแรงดันไฟฟ้าที่ใช้และการปล่อยโคโรนา)

การประยุกต์ใช้สูตรนั้นง่ายกว่าการเข้าใจเหตุผล

(a) วิธีแก้ปัญหาสำหรับ:
+ ve แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงพร้อม
+ ve going pulse
หรือเพิ่ม AC เช่นนั้น Vmin> = 0V

สิ่งนี้ใช้กับตัวเก็บประจุที่มี DC ออฟเซ็ต (พูด + ve) และเพิ่ม + ve going พัลส์หรือ DFC ที่มีรูปแบบของคลื่นกระแสสลับที่เพิ่มเข้ามาซึ่ง V มักจะ> 0
สำหรับ AC ออฟเซ็ตโดยส่วนประกอบ DC โวลต์ดู (b) ด้านล่าง

• คำนวณค่าตัวคูณ ak ตามความถี่
  จากตาราง K <= 1
  นี่เป็นปัจจัยที่ทำให้เกิดความเสียหายต่อส่วน AC ของรูปคลื่น

• คำนวณแรงดันไฟฟ้าขั้นต่ำ = Vmin

• คำนวณ Vpp = Vmax - Vmin

• คำนวณแรงดันไฟฟ้าที่มีประสิทธิภาพของส่วนประกอบ AC

  Vac มีประสิทธิภาพ = Vpp / k
  (Wghich จะเป็น>> Vpp เสมอ)

• เพิ่มค่า DC และ AC

  Veffective = Vdc_applies + Vac = Vdc_applied + Vpp / k

  QED

(b) วิธีแก้ปัญหาสำหรับ Vdc + Vac ที่รูปคลื่นรวมยังคงข้าม 0v สองครั้งต่อรอบ

• Vmin = 0

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

• รับ k จากตารางข้างต้น

• Veffective = Vpp / k

ในกรณีตัวอย่างของคุณ (a) ใช้

Vdc = 200V
คุณรายงานว่า Vmax = 800V ดังนั้น Vpp = (Vmax - 200) = (800-200) = 600v
การคำนวณ K จากเอกสาร WIMA ที่อ้างอิง

K สำหรับ 70 kHz = ~ = 0.35

Veffective = 200 + 600 / 0.35 = 1914v

ต้องใช้ตัวเก็บประจุ 2 kV !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

ตัวเก็บประจุมีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดที่พวกเขาสามารถเก็บได้ตามที่คุณพูด แต่ก็มีกระแสสูงสุดที่พวกเขาสามารถจัดการได้ โดยปกติจะเรียกว่าสเป็คกระแสระลอก เนื่องจากเป็นกระแสที่สำคัญจึงสามารถแสดงเป็นแรงดันไฟฟ้า AC สูงสุดที่ความถี่เฉพาะ

ในกรณีของคุณคุณจะมีคลื่นไซน์ 1200V pp 70 kHz ในตัวเก็บประจุของคุณ อัตราการเปลี่ยนแปลงที่เร็วที่สุดของสัญญาณนั้นคือการข้ามศูนย์ซึ่งคือ 600V * 2 * Pi * 70kHz = 264 V / µs กระแสถึงตัวเก็บประจุคือ dV / dt * C ลองใช้ 1 µF เช่นกัน 264 V / *s * 1µF = 264 แอมป์สูงสุด, 187 แอมป์ RMS ซึ่งเป็นกระแสกระเพื่อมหมวกจะต้องสามารถรักษา