Aste honetan joan den asteko artikuluarekin jarraituko dugu.

1.2 Kondentsadore elektrolitikoak

Kondentsadore elektrolitikoetan erabiltzen den dielektrikoa aluminioaren korrosioak sortutako aluminio oxidoa da, 8 eta 8,5 arteko konstante dielektrikoarekin eta 0,07V/A inguruko lan-erresistentzia dielektrikoarekin (1µm=10000A). Hala ere, ezinezkoa da lodiera hori lortzea. Aluminio geruzaren lodierak kondentsadore elektrolitikoen gaitasun-faktorea (kapazitantzia espezifikoa) murrizten du, aluminio-papera grabatu behar baita aluminio oxidozko film bat osatzeko energia biltegiratzeko ezaugarri onak lortzeko, eta gainazalak gainazal irregular asko sortuko baititu. Bestalde, elektrolitoaren erresistentzia 150Ωcm-koa da tentsio baxurako eta 5kΩcm-koa tentsio alturako (500V). Elektrolitoaren erresistentzia handiagoak kondentsadore elektrolitikoak jasan dezakeen RMS korrontea mugatzen du, normalean 20mA/µF-ra.

Arrazoi hauengatik, kondentsadore elektrolitikoak 450V-ko tentsio maximo tipikorako diseinatuta daude (fabrikatzaile batzuek 600V-rako diseinatzen dute). Beraz, tentsio handiagoak lortzeko, kondentsadoreak seriean konektatuz lortu behar dira. Hala ere, kondentsadore elektrolitiko bakoitzaren isolamendu-erresistentziaren aldea dela eta, erresistentzia bat konektatu behar zaio kondentsadore bakoitzari seriean konektatutako kondentsadore bakoitzaren tentsioa orekatzeko. Gainera, kondentsadore elektrolitikoak gailuak polarizatuak dira, eta aplikatutako alderantzizko tentsioa Un-eko 1,5 aldiz gainditzen denean, erreakzio elektrokimiko bat gertatzen da. Aplikatutako alderantzizko tentsioa nahikoa luzea denean, kondentsadorea gainezka egingo du. Fenomeno hori ekiditeko, diodo bat konektatu behar da kondentsadore bakoitzaren ondoan erabiltzen denean. Gainera, kondentsadore elektrolitikoen tentsio-igoeraren erresistentzia, oro har, Un-eko 1,15 aldiz da, eta onek Un-eko 1,2 aldiz irits daitezke. Beraz, diseinatzaileek ez dute soilik egoera egonkorreko funtzionamendu-tentsioa kontuan hartu behar, baita igoera-tentsioa ere erabiltzean. Laburbilduz, film-kondentsadoreen eta kondentsadore elektrolitikoen arteko konparazio-taula hau marraztu daiteke, ikus 1. irudia.

2. Aplikazioaren azterketa

Iragazki gisa erabiltzen diren DC-Link kondentsadoreek korronte eta ahalmen handiko diseinuak behar dituzte. Adibide bat energia berriko ibilgailu baten motor nagusiaren sistema da, 3. irudian aipatzen den bezala. Aplikazio honetan, kondentsadoreak desakoplamendu-eginkizuna jokatzen du eta zirkuituak funtzionamendu-korronte handia du. Filmeko DC-Link kondentsadoreak funtzionamendu-korronte handiak (Irms) jasateko gai izatearen abantaila du. Hartu 50~60 kW-ko energia berriko ibilgailuen parametroak adibide gisa, parametroak hauek dira: funtzionamendu-tentsioa 330 Vdc, uhin-tentsioa 10 Vrms, uhin-korrontea 150 Arms@10KHz.

Orduan, gutxieneko potentzia elektrikoa honela kalkulatzen da:

Hau erraza da film-kondentsadoreen diseinuan ezartzeko. Kondentsadore elektrolitikoak erabiltzen direla suposatuz, 20mA/μF kontuan hartzen bada, kondentsadore elektrolitikoen gutxieneko kapazitantzia kalkulatzen da goiko parametroak betetzeko honela:

Kapazitantzia hori lortzeko, hainbat kondentsadore elektrolitiko paraleloan konektatuta behar dira.

Gaintentsio handiko aplikazioetan, hala nola tren arina, autobus elektrikoa, metroa, etab. Kontuan hartuta potentzia hauek lokomotora pantografora pantografoaren bidez konektatuta daudela, pantografoaren eta pantografoaren arteko kontaktua tarteka gertatzen da garraioan zehar. Biak kontaktuan ez daudenean, elikadura DC-L tinta kondentsadoreak ematen dio, eta kontaktua berrezartzen denean, gaintentsioa sortzen da. Kasurik txarrena DC-Link kondentsadorea deskonektatzean erabat deskargatzea da, non deskarga-tentsioa pantografoaren tentsioaren berdina den, eta kontaktua berrezartzen denean, sortzen den gaintentsioa ia funtzionamendu-balio nominalaren bikoitza den Un. Film-kondentsadoreen kasuan, DC-Link kondentsadorea kontuan hartu gabe maneiatu daiteke. Kondentsadore elektrolitikoak erabiltzen badira, gaintentsioa 1,2 Un da. Hartu Shanghaiko metroa adibide gisa. Un=1500Vdc, kondentsadore elektrolitikoarentzat kontuan hartzeko tentsioa hau da:

Ondoren, sei 450V-ko kondentsadoreak seriean konektatu behar dira. Film-kondentsadorearen diseinua 600Vdc-tik 2000Vdc-ra edo baita 3000Vdc-ra ere erraz lortzen da. Gainera, kondentsadorea guztiz deskargatzean energiak zirkuitulaburreko deskarga sortzen du bi elektrodoen artean, DC-Link kondentsadorearen bidezko korronte handia sortuz, eta hori normalean desberdina da kondentsadore elektrolitikoek baldintzak betetzeko.

Gainera, kondentsadore elektrolitikoekin alderatuta, DC-Link film-kondentsadoreak ESR oso baxua (normalean 10mΩ azpitik, eta are <1mΩ azpitik) eta autoinduktantzia LS (normalean 100nH azpitik, eta kasu batzuetan 10 edo 20nH azpitik) lortzeko diseinatu daitezke. Horri esker, DC-Link film-kondentsadorea zuzenean IGBT moduluan instala daiteke aplikatzen denean, barra bus-a DC-Link film-kondentsadorean integratzeko aukera emanez, eta horrela, IGBT xurgatzaile-kondentsadore dedikatu baten beharra ezabatuz film-kondentsadoreak erabiltzean, diseinatzaileari diru kopuru handia aurreztuz. 2. eta 3. irudiek C3A eta C3B produktu batzuen zehaztapen teknikoak erakusten dituzte.

3. Ondorioa

Hasieran, DC-Link kondentsadoreak gehienbat kondentsadore elektrolitikoak ziren, kostua eta tamaina zirela eta.

Hala ere, kondentsadore elektrolitikoetan tentsio eta korrontearekiko erresistentzia gaitasunak eragiten du (ESR askoz handiagoa film kondentsadoreekin alderatuta), beraz, hainbat kondentsadore elektrolitiko seriean eta paraleloan konektatu behar dira edukiera handia lortzeko eta tentsio handiko erabileraren eskakizunak betetzeko. Gainera, elektrolito materialaren lurruntzea kontuan hartuta, aldizka ordezkatu behar da. Energia aplikazio berriek, oro har, 15 urteko produktuaren bizitza behar dute, beraz, 2 edo 3 aldiz ordezkatu behar da aldi horretan. Hori dela eta, kostu eta eragozpen handiak daude makina osoaren salmenta osteko zerbitzuan. Metalizazio estaldura teknologiaren eta film kondentsadoreen teknologiaren garapenarekin, 450V-tik 1200V-ra bitarteko tentsioa edo are handiagoa duten DC iragazki kondentsadoreak ekoiztea posible izan da OPP film ultra-mehearekin (2,7µm-ko meheena, baita 2,4µm-koa ere) segurtasun film lurruntze teknologia erabiliz. Bestalde, DC-Link kondentsadoreak barra busarekin integratzeak inbertsore moduluaren diseinua trinkoagoa egiten du eta zirkuituaren induktantzia galdua asko murrizten du zirkuitua optimizatzeko.