Cos'è una tensione nominale CA per un condensatore?

Pensavo che l'unica cosa che contava fosse la tensione assoluta attraverso un condensatore che perfora il dielettrico, ma ci sono anche alcuni che hanno un rating AC. Cosa significa questo? Perché il valore cambia a frequenze diverse?

Vedo i grafici Vrms vs frequenza, questa equazione

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

ecc. ma non sono sicuro di capirlo.

Come giudichi un condensatore se avrà sia CC che CA sovrapposte? Se, ad esempio, sto inserendo una media di 200 VDC su un condensatore a 33 nF, con una forma d'onda CA a 70 kHz sovrapposta che a volte raggiunge 1200 Vpp (quindi 424 Vrms, 200 + 600 = 800 Vmax e 200-600 = -400 Vmin ), quindi di cosa ha bisogno per le classificazioni CC e CA?

Sommario

Sulla base delle linee guida in Selezione di condensatori per applicazioni a impulsi,
la tensione nominale richiesta può essere sorprendente e fastidiosa.

• Tensione nominale del condensatore = Volt CC + Componente CA / Fattore.

• Kfactor dipende dalla frequenza e <= 1. Valore secondo questo grafico (dal riferimento sopra).
  A 70 Khz K ~ = 0,35 quindi la componente di tensione CA viene moltiplicata per un fattore di 1 / 0,35 = 2,9!

• Per polipropilene K ~~ = 1,16 - 0,16 x log (f)
  (I valori numerici erano corretti. La formula è stata corretta). (log base 10) - per 10 HZ <f <1 MHz.
  (empiricamente basato sul grafico seguente)

ad es.
a 1 MHz moltiplicare qualsiasi componente AC x ~ = 5
a 100 KHz moltiplicare qualsiasi componente AC x ~ = 3
a 10 KHz moltiplicare qualsiasi componente AC x ~ = 2

Per questo esempio specifico

• Kf a 70 kHz ~ = 0,35
• Veffective = Vdc + (Vpeak-Vdc) / kf
• = 200 + (800-200) /0.35 = ~ 2000 Volt condensatore richiesto !!!

Questo è più applicabile per applicazioni a impulsi o CA ad altissima frequenza (di cui il tuo esempio è un caso), anche se vale la pena notare che a 100 HZ il fattore di ridimensionamento è già fino all'80% del valore di capacità CC.

I grafici di esempio forniti sono per il dielettrico con pellicola di polipropilene.
I valori numerici variano in base al tipo dielettrico.

La ragione fornita è che la resistenza dielettrica del film diminuisce con l'aumentare della frequenza.

• La spiegazione dietro la ragione, che non ha bisogno di essere conosciuta per applicare le formule, inizia a entrare in magiche proprietà arcane e fisiche profonde, ma sembra correlare all'aumento del fattore di dissipazione con frequenza e alla crescente probabilità di scarica corona interna con aumento dello spessore del materiale (o "spessore effettivo" con frequenza crescente).

  Questo documento interessante (o noioso a seconda dei propri interessi)
  Film Mylar - Le informazioni sul prodotto di Dupont Teijin offrono alcune informazioni sul poliestere / Mylar che si possono prevedere generalmente applicabili ad altre materie plastiche. La Figura 8 mostra un aumento del fattore di dissipazione con la frequenza (quindi riduzione della resistenza alla tensione applicata e scarica corona)

L'applicazione della formula è più semplice della comprensione del motivo.

(a) Soluzione per:
+ ve tensione continua con
+ ve impulso in corso
o aggiunta CA in modo tale che Vmin> = 0V.

Questo si applica a un condensatore con un offset CC (diciamo + ve) e un impulso + + andando + OR DFC con una forma d'onda CA aggiunta tale che V è sempre> 0.
Per l'offset CA da un componente CC in modo che la forma d'onda attraversi ancora 0 Volt vedi (b) sotto.

• Calcola il valore del moltiplicatore ak in base alla frequenza.
  Dalla tabella K <= 1.
  Questo è un fattore di declassamento per la parte AC della forma d'onda.

• Calcola la tensione minima = Vmin

• Calcola Vpp = Vmax - Vmin.

• Calcola la tensione effettiva del componente CA.

  Vac efficace = Vpp / k.
  (Wghich sarà sempre> = Vpp)

• Aggiungi valori DC e AC

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

  QED.

(b) Soluzione per Vdc + Vac in modo tale che la forma d'onda combinata attraversi ancora 0v due volte per ciclo

• Vmin = 0

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

• Ottieni k dalla tabella come sopra.

• Veffettivo = Vpp / k.

Nel tuo esempio si applica (a).

Vdc = 200V
Si segnala che Vmax = 800V, quindi Vpp = (Vmax - 200) = (800-200) = 600v.
Calcolo K dal documento WIMA di riferimento.

K per 70 kHz = ~ = 0,35

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

Condensatore da 2 kV richiesto !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

I condensatori hanno una tensione massima che possono contenere come dici tu, ma hanno anche una corrente massima che possono gestire. Questo è di solito indicato come la specifica corrente di ondulazione . Poiché è la corrente che conta, può anche essere espressa come una tensione CA massima a determinate frequenze.

Nel tuo caso, avrai un'onda sinusoidale da 1200 V pp 70 kHz sul tuo condensatore. La velocità di variazione più rapida di quel segnale è all'incrocio di zero, che è 600 V * 2 * Pi * 70 kHz = 264 V / µs. La corrente attraverso un condensatore è dV / dt * C. Ad esempio, usiamo 1 µF. 264 V / µs * 1µF = picco di 264 Amp, 187 Amp RMS, che è la corrente di ondulazione che il cappuccio deve essere in grado di sostenere.