આ અઠવાડિયે અમે ગયા સપ્તાહના લેખ સાથે ચાલુ રાખીએ છીએ.

1.2 ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ

ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સમાં વપરાતું ડાઇલેક્ટ્રિક એ એલ્યુમિનિયમના કાટ દ્વારા રચાયેલ એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઇડ છે, જેમાં 8 થી 8.5 ના ડાઇલેક્ટ્રિક સ્થિરાંક અને લગભગ 0.07V/A (1µm=10000A) ની કાર્યકારી ડાઇલેક્ટ્રિક તાકાત છે.જો કે, આવી જાડાઈ પ્રાપ્ત કરવી શક્ય નથી.એલ્યુમિનિયમ સ્તરની જાડાઈ ઈલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સની ક્ષમતા પરિબળ (વિશિષ્ટ કેપેસીટન્સ) ઘટાડે છે કારણ કે સારી ઉર્જા સંગ્રહ લાક્ષણિકતાઓ મેળવવા માટે એલ્યુમિનિયમ ઓક્સાઈડ ફિલ્મ બનાવવા માટે એલ્યુમિનિયમ ફોઈલને ખોદવું પડે છે અને સપાટી ઘણી અસમાન સપાટીઓ બનાવશે.બીજી બાજુ, ઇલેક્ટ્રોલાઇટની પ્રતિકારકતા નીચા વોલ્ટેજ માટે 150Ωcm અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજ (500V) માટે 5kΩcm છે.ઇલેક્ટ્રોલાઇટની ઉચ્ચ પ્રતિકારકતા RMS પ્રવાહને મર્યાદિત કરે છે જે ઇલેક્ટ્રોલાઇટિક કેપેસિટરનો સામનો કરી શકે છે, સામાન્ય રીતે 20mA/µF.

આ કારણોસર ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ 450V લાક્ષણિક (કેટલાક વ્યક્તિગત ઉત્પાદકો 600V માટે ડિઝાઇન કરે છે) ના મહત્તમ વોલ્ટેજ માટે રચાયેલ છે.તેથી, ઉચ્ચ વોલ્ટેજ મેળવવા માટે શ્રેણીમાં કેપેસિટર્સને કનેક્ટ કરીને તેને પ્રાપ્ત કરવું જરૂરી છે.જો કે, દરેક ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરના ઇન્સ્યુલેશન પ્રતિકારમાં તફાવત હોવાને કારણે, દરેક શ્રેણી સાથે જોડાયેલા કેપેસિટરના વોલ્ટેજને સંતુલિત કરવા માટે દરેક કેપેસિટર સાથે એક રેઝિસ્ટર જોડાયેલ હોવું આવશ્યક છે.વધુમાં, ઈલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ પોલરાઈઝ્ડ ઉપકરણો છે, અને જ્યારે લાગુ રિવર્સ વોલ્ટેજ 1.5 ગણા અન કરતાં વધી જાય છે, ત્યારે ઇલેક્ટ્રોકેમિક પ્રતિક્રિયા થાય છે.જ્યારે લાગુ રિવર્સ વોલ્ટેજ પૂરતું લાંબુ હોય, ત્યારે કેપેસિટર બહાર નીકળી જશે.આ ઘટનાને ટાળવા માટે, જ્યારે તેનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે દરેક કેપેસિટરની બાજુમાં ડાયોડ જોડાયેલ હોવો જોઈએ.આ ઉપરાંત, ઈલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરનો વોલ્ટેજ વધારો પ્રતિકાર સામાન્ય રીતે 1.15 ગણો અન હોય છે, અને સારા 1.2 ગણા અન સુધી પહોંચી શકે છે.તેથી ડિઝાઇનરોએ તેનો ઉપયોગ કરતી વખતે માત્ર સ્થિર-સ્થિતિના કાર્યકારી વોલ્ટેજને જ નહીં પરંતુ સર્જ વોલ્ટેજને પણ ધ્યાનમાં લેવું જોઈએ.સારાંશમાં, ફિલ્મ કેપેસિટર્સ અને ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ વચ્ચેનું નીચેનું તુલનાત્મક કોષ્ટક દોરવામાં આવી શકે છે, ફિગ.1 જુઓ.

2. એપ્લિકેશન વિશ્લેષણ

ડીસી-લિંક કેપેસિટર તરીકે ફિલ્ટર્સને ઉચ્ચ વર્તમાન અને ઉચ્ચ ક્ષમતાની ડિઝાઇનની જરૂર હોય છે.Fig.3 માં જણાવ્યા મુજબ નવા ઊર્જા વાહનની મુખ્ય મોટર ડ્રાઇવ સિસ્ટમનું ઉદાહરણ છે.આ એપ્લિકેશનમાં કેપેસિટર ડીકપલિંગની ભૂમિકા ભજવે છે અને સર્કિટમાં ઉચ્ચ ઓપરેટિંગ કરંટ છે.ફિલ્મ ડીસી-લિંક કેપેસિટરમાં મોટા ઓપરેટિંગ કરંટ (Irms) નો સામનો કરવામાં સક્ષમ હોવાનો ફાયદો છે.ઉદાહરણ તરીકે 50~60kW નવા ઊર્જા વાહનના પરિમાણો લો, પરિમાણો નીચે મુજબ છે: ઓપરેટિંગ વોલ્ટેજ 330 Vdc, રિપલ વોલ્ટેજ 10Vrms, રિપલ કરંટ 150Arms@10KHz.

પછી લઘુત્તમ વિદ્યુત ક્ષમતાની ગણતરી આ રીતે કરવામાં આવે છે:

ફિલ્મ કેપેસિટર ડિઝાઇન માટે અમલીકરણ માટે આ સરળ છે.ધારીને કે ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે, જો 20mA/μF ગણવામાં આવે છે, તો ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સનું લઘુત્તમ કેપેસીટન્સ નીચે મુજબના પરિમાણોને પૂર્ણ કરવા માટે ગણવામાં આવે છે:

આ કેપેસીટન્સ મેળવવા માટે સમાંતર કનેક્ટેડ બહુવિધ ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરની જરૂર છે.

ઓવર-વોલ્ટેજ એપ્લિકેશનમાં, જેમ કે લાઇટ રેલ, ઇલેક્ટ્રિક બસ, સબવે, વગેરે. ધ્યાનમાં રાખીને કે આ શક્તિઓ પેન્ટોગ્રાફ દ્વારા લોકોમોટિવ પેન્ટોગ્રાફ સાથે જોડાયેલ છે, પરિવહન મુસાફરી દરમિયાન પેન્ટોગ્રાફ અને પેન્ટોગ્રાફ વચ્ચેનો સંપર્ક તૂટક તૂટક છે.જ્યારે બે સંપર્કમાં ન હોય, ત્યારે વીજ પુરવઠો DC-L શાહી કેપેસિટર દ્વારા સમર્થિત હોય છે, અને જ્યારે સંપર્ક પુનઃસ્થાપિત થાય છે, ત્યારે ઓવર-વોલ્ટેજ જનરેટ થાય છે.સૌથી ખરાબ કેસ ડીસી-લિંક કેપેસિટર દ્વારા ડિસ્કનેક્ટ થવા પર સંપૂર્ણ ડિસ્ચાર્જ છે, જ્યાં ડિસ્ચાર્જ વોલ્ટેજ પેન્ટોગ્રાફ વોલ્ટેજની બરાબર છે, અને જ્યારે સંપર્ક પુનઃસ્થાપિત કરવામાં આવે છે, ત્યારે પરિણામી ઓવર-વોલ્ટેજ રેટેડ ઓપરેટિંગ યુન કરતા લગભગ બે ગણું છે.ફિલ્મ કેપેસિટર્સ માટે ડીસી-લિંક કેપેસિટરને વધારાના વિચારણા વિના હેન્ડલ કરી શકાય છે.જો ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવે, તો ઓવર-વોલ્ટેજ 1.2Un છે.ઉદાહરણ તરીકે શાંઘાઈ મેટ્રો લો.Un=1500Vdc, ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર માટે વોલ્ટેજ ધ્યાનમાં લેવા માટે છે:

પછી છ 450V કેપેસિટર શ્રેણીમાં જોડવાના છે.જો ફિલ્મ કેપેસિટર ડિઝાઇનનો ઉપયોગ 600Vdc થી 2000Vdc અથવા તો 3000Vdc માં કરવામાં આવે તો સરળતાથી પ્રાપ્ત થાય છે.વધુમાં, કેપેસિટરને સંપૂર્ણ રીતે ડિસ્ચાર્જ કરવાના કિસ્સામાં ઉર્જા બે ઈલેક્ટ્રોડ્સ વચ્ચે શોર્ટ સર્કિટ ડિસ્ચાર્જ બનાવે છે, જે DC-Link કેપેસિટર દ્વારા મોટા ઈન્રશ કરંટ ઉત્પન્ન કરે છે, જે સામાન્ય રીતે ઈલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર માટે જરૂરિયાતોને પહોંચી વળવા માટે અલગ હોય છે.

વધુમાં, ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરની તુલનામાં ડીસી-લિંક ફિલ્મ કેપેસિટરને ખૂબ જ નીચા ESR (સામાન્ય રીતે 10mΩ નીચે, અને તેનાથી પણ નીચું <1mΩ) અને સેલ્ફ-ઇન્ડક્ટન્સ LS (સામાન્ય રીતે 100nH નીચે, અને કેટલાક કિસ્સાઓમાં 10 અથવા 20nH ની નીચે) પ્રાપ્ત કરવા માટે ડિઝાઇન કરી શકાય છે. .આ ડીસી-લિંક ફિલ્મ કેપેસિટરને લાગુ કરવામાં આવે ત્યારે સીધા જ IGBT મોડ્યુલમાં ઇન્સ્ટોલ કરવાની મંજૂરી આપે છે, બસ બારને DC-Link ફિલ્મ કેપેસિટરમાં એકીકૃત કરવાની મંજૂરી આપે છે, આમ ફિલ્મ કેપેસિટરનો ઉપયોગ કરતી વખતે સમર્પિત IGBT શોષક કેપેસિટરની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે, બચત કરે છે. ડિઝાઇનર પૈસાની નોંધપાત્ર રકમ.ફિગ.2.અને 3 કેટલાક C3A અને C3B ઉત્પાદનોની તકનીકી લાક્ષણિકતાઓ દર્શાવે છે.

3. નિષ્કર્ષ

શરૂઆતના દિવસોમાં, DC-Link કેપેસિટર્સ મોટાભાગે કિંમત અને કદને ધ્યાનમાં રાખીને ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ હતા.

જો કે, ઈલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટર્સ વોલ્ટેજ અને વર્તમાન સહન કરવાની ક્ષમતા (ફિલ્મ કેપેસિટરની તુલનામાં વધુ ESR) દ્વારા પ્રભાવિત થાય છે, તેથી મોટી ક્ષમતા મેળવવા અને ઉચ્ચ વોલ્ટેજના ઉપયોગની જરૂરિયાતોને પૂર્ણ કરવા માટે શ્રેણીમાં અને સમાંતરમાં ઘણા ઇલેક્ટ્રોલિટીક કેપેસિટરને જોડવા જરૂરી છે.વધુમાં, ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સામગ્રીના વોલેટિલાઇઝેશનને ધ્યાનમાં લેતા, તેને નિયમિતપણે બદલવું જોઈએ.નવી ઉર્જા એપ્લિકેશન માટે સામાન્ય રીતે 15 વર્ષનું ઉત્પાદન જીવન જરૂરી છે, તેથી આ સમયગાળા દરમિયાન તેને 2 થી 3 વખત બદલવું આવશ્યક છે.તેથી, સમગ્ર મશીનની વેચાણ પછીની સેવામાં નોંધપાત્ર ખર્ચ અને અસુવિધા છે.મેટાલાઈઝેશન કોટિંગ ટેક્નોલોજી અને ફિલ્મ કેપેસિટર ટેકનોલોજીના વિકાસ સાથે, અલ્ટ્રા-થિન OPP ફિલ્મ (સૌથી પાતળી 2.7µm, પણ 2.4µm)નો ઉપયોગ કરીને 450V થી 1200V અથવા તેનાથી પણ વધુ વોલ્ટેજ સાથે ઉચ્ચ-ક્ષમતા ધરાવતા ડીસી ફિલ્ટર કેપેસિટરનું ઉત્પાદન કરવું શક્ય બન્યું છે. સલામતી ફિલ્મ બાષ્પીભવન ટેકનોલોજી.બીજી તરફ, બસ બાર સાથે DC-Link કેપેસિટરનું એકીકરણ ઇન્વર્ટર મોડ્યુલ ડિઝાઇનને વધુ કોમ્પેક્ટ બનાવે છે અને સર્કિટને ઑપ્ટિમાઇઝ કરવા માટે સર્કિટના સ્ટ્રે ઇન્ડક્ટન્સને મોટા પ્રમાણમાં ઘટાડે છે.