¿Qué es una clasificación de voltaje de CA para un capacitor?

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Pensé que lo único que importaba era el voltaje absoluto en un condensador que perforaba el dieléctrico, pero algunos también tienen una clasificación de CA. ¿Qué significa esto? ¿Por qué cambia el valor en diferentes frecuencias?

Veo Vrms vs gráficos de frecuencia, esta ecuación

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

etc. pero no estoy seguro de entenderlo.

¿Cómo califica un capacitor si tiene DC y AC superpuestos? Si, por ejemplo, estoy colocando un promedio de 200 VCC en un condensador de 33 nF, con una forma de onda de 70 kHz superpuesta que ocasionalmente alcanza los 1200 Vpp (424 Vrms, 200 + 600 = 800 Vmax y 200 - 600 = -400 Vmin ), entonces, ¿qué necesita para las clasificaciones de DC y AC?

    
pregunta endolith

2 respuestas

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Summary

Basado en las pautas en Selección de condensadores para aplicaciones de pulso
 la tensión nominal requerida puede ser sorprendente y molesta.

  • Tensión nominal del capacitor = DC voltios + componente de CA / factor de potencia.

  • Kfactor depende de la frecuencia y < = 1. Valor según este cuadro (de la referencia anterior).
    A 70 Khz K ~ = 0.35, el componente de voltaje de CA se multiplica por un factor de 1 / 0.35 = 2.9!

  • Para polipropileno K ~~ = 1.16 - 0.16 x log (f)
    (Los valores numéricos fueron correctos. La fórmula ha sido corregida). (log base 10) - para 10HZ < f < 1 MHz.
    (basado empíricamente en el gráfico a continuación)

por ejemplo,
 a 1 MHz, multiplique cualquier componente de CA x ~ = 5
  a 100 KHz multiplique cualquier componente de CA x ~ = 3
  a 10 KHz, multiplique cualquier componente de CA x ~ = 2

Para este ejemplo específico

  • Kfa70kHz~=0.35
  • Veffective=Vdc+(Vpeak-Vdc)/kf
  • =200+(800-200)/0.35=~Serequiereuncapacitorde2000voltios!!!

Esto es más aplicable para aplicaciones de pulso o CA de muy alta frecuencia (de las que se da un ejemplo), aunque vale la pena señalar que a 100 HZ el factor de escala ya ha bajado al 80% del valor de la capacitancia de CC.

Los gráficos de ejemplo que ha proporcionado son para el dieléctrico de película de polipropileno.
 Los valores numéricos variarán según el tipo de dieléctrico.

La razón dada es que la fuerza dieléctrica de la película disminuye a medida que aumenta la frecuencia.

  • La explicación detrás de la razón, que no es necesario conocer para aplicar las fórmulas, comienza a penetrar en propiedades físicas profundas y mágicas, pero parece relacionarse con el aumento del factor de disipación con la frecuencia y la probabilidad cada vez mayor de descarga de corona con espesor creciente de material (o "espesor efectivo" con frecuencia creciente).

    Este documento interesante (o aburrido según los intereses)
    Mylar film - Product informationm de Dupont Teijin ofrece algunas perspectivas para el poliéster / Mylar, que se espera que sean aplicables en general a otros plásticos. La figura 8 muestra el aumento del factor de disipación con la frecuencia (por lo tanto, la reducción de la resistencia al voltaje aplicado y la descarga de corona)

La aplicación de la fórmula es más fácil que entender la razón.

(a) Solución para:
 + ve voltaje DC con
  + veendo pulso
  o se agregó AC de modo que Vmin > = 0V.

Esto se aplica a un condensador con un (digamos + ve) DC offset y un pulso positivo adicional O DFC con una forma de onda de CA agregada, de manera que V es siempre > 0.
 Para la compensación de CA por un componente de CC, de manera que la forma de onda aún se cruce a 0 voltios, consulte (b) a continuación.

  • Calcule un valor de multiplicador k basado en la frecuencia.
    De la tabla K < = 1.
    Este es un factor de reducción para la parte AC de la forma de onda.

  • Calcular el voltaje mínimo = Vmin

  • Calcule Vpp = Vmax - Vmin.

  • Calcule el voltaje efectivo del componente de CA

    Vac eficaz = Vpp / k.
    (Que siempre será > = Vpp)

  • Añadir valores de DC y AC

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

    QED.

(b) Solución para Vdc + Vac tal que la forma de onda combinada aún cruce 0v dos veces por ciclo

  • Vmin = 0

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

  • Obtenga k de la tabla como se muestra arriba.

  • Veffective = Vpp / k.

En su ejemplo, se aplica (a).

Vdc = 200V
 Usted informa que Vmax = 800V por lo  Vpp = (Vmax - 200) = (800-200) = 600v.
Cálculo de K del documento WIMA referenciado.

K para 70 kHz = ~ = 0.35

Veffective = 200 + 600 / 0.35 = 1914v

Se requiere un capacitor de 2 kV !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

    
respondido por el Russell McMahon
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Los condensadores tienen un voltaje máximo que pueden mantener como usted dice, pero también tienen una corriente máxima que pueden manejar. Esto generalmente se conoce como la especificación ripple current . Dado que lo que importa es la corriente, también se puede expresar como un voltaje de CA máximo en frecuencias particulares.

En su caso, tendrá una onda sinusoidal de 1200 V p-p 70 kHz en su condensador. La velocidad de cambio más rápida de esa señal se encuentra en el cruce por cero, que es 600V * 2 * Pi * 70kHz = 264 V / µs. La corriente a través de un capacitor es dV / dt * C. Por ejemplo, usemos 1 µF. 264 V / µs * 1µF = 264 Amps pico, 187 Amps RMS, que es la corriente de rizado que la tapa debe poder sostener.

    
respondido por el Olin Lathrop

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