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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA La scelta dei condensatori per convertitori di tensione impulsiva. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Convertitori di tensione, raddrizzatori, inverter Quando si costruisce un trasformatore di tensione a impulsi, sorge immediatamente la domanda: quali condensatori posizionare sia all'uscita del raddrizzatore che al supporto dell'avvolgimento primario del trasformatore. Questa non è una domanda inutile: non era facile trovare buoni condensatori a impulsi. Decidiamo prima di quali condensatori abbiamo bisogno. A seconda della tensione sul bus secondario - 35, 50 o 63 V, cavi flessibili, a seconda dei limiti dimensionali - con una capacità di 1000 µF (50-63 V), 2200 µF (35 V). Per semplificare mi limiterò ad un unico valore nominale di 1000 μF a 50 V, che corrisponde approssimativamente alla dimensione di 16*36 mm per gli elettroliti standard. Come punto di partenza assoluto prenderemo la serie GS (Standard, 105C) della società taiwanese Ark Electronic, ampiamente disponibile a Mosca. Per fare un confronto, mettiamo uno accanto all'altro l'impulso Ark SZ e il purosangue americano Mallory. Album di famiglia degli elettroliti. Parametri chiave Fattore di forma. Elimineremo immediatamente i contenitori di grandi dimensioni per terminali a vite, contenitori subminiaturizzati (4-8 mm), contenitori con conduttori assiali (il circuito di corrente si allunga, installazione inefficace) - limitandoci a entrambi gli standard conduttori radiali flessibili o terminali a gancio rigido sotto il terminale, possono anche essere saldati su una scheda. Intervallo di temperatura, durata, grado di affidabilità La durata e l'intervallo tra i guasti sono strettamente legati al limite superiore dell'intervallo di temperatura. A seconda della composizione e della tecnologia di “confezionamento” dell'elettrolita, il limite superiore è fissato a +85°C (standard), +105°C (maggiorato), +125-140°C (contenitori ad alta temperatura). La durata è fissata specificatamente per questa temperatura; è di 1000 ore per i tipi standard ed è definita come il tempo durante il quale è garantito che i parametri di un condensatore, caricato alla tensione operativa costante massima consentita, rimangano nella "zona verde" . Di norma vengono monitorate le deviazioni: capacità (20%), tangente di perdita (non superiore a +50%) e corrente di dispersione (non superiore al massimo garantito). Per gli elettroliti pulsati viene normalizzato anche l'aumento della VES e/o dell'impedenza totale.
1000 ore sono un periodo ridicolmente breve, anche se ovviamente sottostimato. Ma con una diminuzione della temperatura ogni 10 gradi fino a +25°C, la durata raddoppia. Pertanto, un contenitore contrassegnato con 105C a parità di condizioni è 4 volte più durevole di un contenitore contrassegnato con 85C! Considerando le condizioni stressanti di vita in un amplificatore per auto, ci limiteremo a capacità standardizzate +105С e oltre. I condensatori con maggiore affidabilità/durata (a bordo) sono classificati per periodi superiori a 1000 ore, fino a 20.000 ore, ma questa è una carenza. Per ragioni tecnologiche, è difficile ottenere un'elevata affidabilità in un case in miniatura, quindi molte serie avanzate garantiscono oltre 5000 ore per diametri da 10 mm e superiori, ma solo 8 ore per diametri da 2000 mm e inferiori. Corrente di dispersione Il condensatore non è importante per noi. Sono disponibili capacità appositamente progettate per basse correnti di dispersione. L'ordine delle correnti (per la potenza selezionata al limite U e T) è il seguente:
Per un amplificatore di rete con capacità di circa 40.000 μF, la corrente di dispersione dei condensatori standard sarà di 80 mA, la perdita di potenza a 63 V è di 5 Watt, il che non è così significativo, soprattutto perché nella vita reale il condensatore non viene fornito con la massima potenza tensione, ma significativamente inferiore. In un amplificatore per auto, la capacità totale è molte volte inferiore, quindi trascuriamo la corrente di pilotaggio. Attenzione! Nella letteratura borghese, tutti i parametri dinamici PER DEFAULT sono normalizzati a 120 Hz e non a 50 Hz come in GOST. Fattore di dissipazione Tutti i condensatori standard rientrano nell'intervallo 0.15-0.25. La tangente dell'angolo di perdita dell'“impulso” è la metà, circa 0.06-0.15, dove 0.15 corrisponde a basse tensioni operative e 0.06-0.10 a tensioni di 50-100 V. È per questo motivo che nel circuito di ingresso a 12 V immediatamente prima del primario del trasformatore si possono vedere capacità contrassegnate con +35..+50 V, sebbene anche tenendo conto delle sovratensioni impulsive, la tensione è sufficiente a +20-25 V. A tensioni elevate (superiori a 100-150 V), la tangente di perdita aumenta nuovamente. Limita la corrente di ondulazione (Corrente di ondulazione) - importante per i filtri di potenza, più sono, meglio è! È determinata dalla struttura (resistenza ohmica delle piastre e dei conduttori) e dalle caratteristiche dell'elettrolita. Con un aumento della frequenza di ripple da circa 10 Hz a 1 kHz, la corrente di ripple consentita aumenta da circa il 75% al 125-150% della norma, quindi per le capacità standard l'elevata impedenza intrinseca limita forzatamente la corrente al di sotto della norma. Quando la temperatura scende a 40-60°C, anche la velocità attuale aumenta, ma non più del doppio. L'ordine delle correnti normalizzate per il nostro condensatore (senti la differenza)
Nella pratica domestica, utilizzano la velocità di ondulazione limitante della TENSIONE dell'onda sinusoidale di 50 Hz sulla capacità. Questo parametro e la corrente di ondulazione sono intercambiabili. La tensione è conveniente in quanto per l'intera serie è sufficiente questo parametro, che ha poca dipendenza dalla capacità. E la corrente (per una valutazione specifica) è più vicina al significato fisico dei processi che distruggono la capacità. Resistenza in serie equivalente - l'indicatore principale dell'idoneità di un contenitore per applicazioni pulsate. Di norma, è standardizzato solo per gli elettroliti a impulsi
Si ritiene che sostituendo un elettrolita grande con molti piccoli in parallelo, è possibile ridurre significativamente l'impedenza. È così? Confrontiamo il nostro condensatore da 1000 μF con due condensatori da 470 μF e dieci condensatori da 100 μF. Per l'Arca SZ:
In primo luogo viene sfatato il malinteso secondo cui un contenitore piccolo abbia meno resistenza di uno grande. No, quello grande è più piccolo. In secondo luogo, l'effetto c'è, ma si manifesta solo con un ampio divario nel valore nominale e un percorso errato dei percorsi può addirittura peggiorare la situazione. Diamo un'occhiata a Mallory SXR:
Ops! Nessun effetto. Inoltre, il valore assoluto della resistenza è molte volte peggiore di quello taiwanese. O qualcuno sta mentendo, o qualcuno sta andando sul sicuro. Cosa succede se controlliamo banchi di grandi dimensioni, ad esempio selezioniamo 0.2 F dai condensatori della serie Mallory CGR a 20 V?
L'effetto appare solo ai rating più alti della serie (da 51 a 20 mF), dove l'impedenza totale della batteria è determinata dalla resistenza dei cavi, e scompare ai rating “piccoli”, quando l'impedenza comincia ad aumentare inversamente proporzionale alla capacità. E l'induttanza dell'installazione porterà molto probabilmente a un deterioramento dei parametri, stiamo parlando di milliOhm e nanoHenrys. Quindi, quando si lavora con una serie specifica, per favore, cercare una documentazione dettagliata o misurare la capacità - ma come farlo per correnti di centinaia di ampere in condizioni di cucina.... tutto ciò che resta è il collaudato Tyka metodo. Tipi speciali di elettroliti - Terminologia borghese
Note sui condensatori sovietici Molti di essi sono progettati per funzionare tra un guasto e l'altro per 5000-10000 ore a 85°C. Tuttavia, le condizioni tecniche per il “fallimento” includono un calo della capacità del 50%, un triplo aumento della tangente di perdite e perdite, che non è paragonabile ai moderni standard borghesi. Già menzionato K50-33 prodotto (sempre dallo stabilimento Severo-Zadonsky) è prodotto con 4 conduttori assiali che, con una lunghezza del condensatore di 60-90 mm, gonfia il circuito di corrente (nel circuito primario) a una lunghezza inaccettabile. L'impedenza è normalizzata per 10-1000 kHz e varia da 30 a 100 mOhm per tutti i valori nominali: questo va bene. La cosa peggiore è che durante il funzionamento è consentito il suo triplo aumento. Il tempo minimo tra i guasti (tenendo conto del quadro di cui sopra) è di 2000 ore a 85°C, 5000 ore a 70°C. Questo è l'unico elettrolita veramente ad alta frequenza nella nomenclatura sovietica. I cosiddetti condensatori in alluminio “a impulsi” K50I-1, K50-3I, 13, 17, 21, 23 e i relativi condensatori di avviamento K50-19 sono destinati a circuiti da 150 a 1000 V e non sono applicabili ai nostri compiti. La loro resistenza non è standardizzata. Le “pastiglie” di tantalio K53-28 vengono prodotte fino alla potenza massima di 10 µF * 40V, 68 µF * 16V, anche con conduttori assiali. In questo caso, la resistenza totale è di 0.4-10 Ohm (0.4 Ohm è solo per 10 μF * 40 V, con dimensioni della compressa 15 * 12 * 5 mm). Il niobio K53-27, anche con conduttori assiali, è disponibile con valori nominali massimi di 10 µF * 40 V, 47 µF * 20 V, 220 µF * 16 V. La resistenza è normalizzata ad una frequenza di 200 kHz (per queste valutazioni 0.3-1.0 Ohm). Per quanto riguarda i diffusi condensatori a semiconduttore Al, Nb, Tl K53 di altre serie, nessuno di essi è standardizzato per la resistenza (o la corrente) alle alte frequenze, quindi non c'è nulla di cui parlare. E la capacità specifica è inaccettabilmente bassa. Quindi cosa dovresti scommettere? Ecco una selezione di tipi di condensatori in alluminio delle aziende presentate ai bazar di Mosca (esclusi quelli bipolari e montati a vite). Nessuna uniformità! Le “banche” sono contrassegnate da un asterisco; tutte le altre hanno terminali flessibili. Bene, dove cercare: tu stesso lo capirai, cercherai e lo troverai.
Pubblicazione: klausmobile.narod.ru
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