Що таке напруга змінного струму для конденсатора?

Я подумав, що єдине, що має значення, - це абсолютна напруга в конденсаторі, що пробиває діелектрик, але є й такі, що мають і значення змінного струму. Що це означає? Чому значення змінюється на різних частотах?

Я бачу графіки Vrms vs частоти, це рівняння

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

і т.д., але я не впевнений, що я це розумію.

Як ви оцінюєте конденсатор, якщо він буде накладений як на постійний, так і на змінній? Наприклад, якщо я поклав середнє значення 200 В постійного струму через конденсатор 33 нФ з накладеною формою хвилі змінного струму 70 кГц, яка періодично досягає 1200 Впп (тому 424 Врм, 200 + 600 = 800 Вмакс, і 200 - 600 = -400 Вм ), що тоді потрібно для рейтингів постійного та постійного струму?

Підсумок

Виходячи з вказівок щодо вибору конденсаторів для імпульсних застосувань,
необхідний показник напруги може бути дивовижним і дратівливим.

• Номінальна напруга конденсатора = DC вольт + компонент змінного струму / Kfactor.

• Kfactor залежить від частоти та <= 1. Значення відповідно до цієї діаграми (зверху посилання).
  При 70 Гц К ~ = 0,35, тому компонент напруги змінного струму множимо на коефіцієнт 1 / 0,35 = 2,9!

• Для поліпропілену K ~~ = 1,16 - 0,16 x log (f)
  (Чисельні значення були правильними. Формула виправлена). (журнал бази 10) - для 10 Гц <f <1 МГц.
  (емпірично на основі графіку нижче)

наприклад,
на 1 МГц помножте будь-який компонент змінного струму x ~ = 5
на 100 КГц помножте будь-який компонент змінного струму x ~ = 3
на 10 КГц множте будь-який компонент змінного струму x ~ = 2

Для цього конкретного прикладу

• Кф при 70 кГц ~ = 0,35
• Veffective = Vdc + (Vpeak-Vdc) / kf
• = 200 + (800-200) /0,35 = ~ 2000 вольт потрібен конденсатор !!!

Це більше стосується імпульсних програм або змінного струму дуже високої частоти (що є вашим прикладом), хоча варто відзначити, що при 100 Гц коефіцієнт масштабування вже знижується до 80% від значення ємності постійного струму.

Приведені вами графіки наведені для діелектрику з поліпропіленової плівки.
Ваші числові значення залежать від типу діелектрика.

Причина полягає в тому, що діелектрична міцність плівки зменшується зі збільшенням частоти.

• Пояснення причини, за якою не потрібно знати, щоб застосовувати формули, починає вникати в глибинні магічні та таємні фізичні властивості, але, схоже, пов'язане зі збільшенням коефіцієнта дисипації з частотою та зростаючою ймовірністю внутрішнього коронного розряду з збільшення товщини матеріалу (або "ефективна товщина" зі збільшенням частоти).

  Цей цікавий (або нудний, залежно від інтересів) документ
  Mylar film - Інформація про продукт від Dupont Teijin пропонує деякі уявлення про поліестер / Mylar, які, як можна очікувати, є загальноприйнятними для інших пластмас. На рисунку 8 показано збільшення коефіцієнта розсіювання з частотою (отже, зниження опору прикладеній напрузі та коронному розряду)

Застосування формули простіше, ніж розуміння причини.

(a) Рішення для:
+ напруга постійного струму з
+ ведучим імпульсом
або доданим змінного струму таким чином, що Vmin> = 0V.

Це стосується конденсатора з (скажімо + ve) зміщенням постійного струму та доданим + ведучим імпульсом АБО DFC з доданою формою сигналу змінного струму, така що V завжди> 0.
Для зміщення змінного струму компонентом постійного струму, таким, що форма хвилі все ще перетинає 0 Вольт див. (Б) нижче.

• Обчисліть значення множника ak на основі частоти.
  З таблиці K <= 1.
  Це коефіцієнт зворотного струму для частини змінного сигналу змінного струму.

• Обчисліть мінімальну напругу = Vmin

• Обчисліть Vpp = Vmax - Vmin.

• Обчисліть ефективну напругу змінного компонента

  Vac ефективний = Vpp / k.
  (Wghich завжди буде> = Vpp)

• Додайте значення постійного та змінного струму

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

  QED.

(b) Рішення для Vdc + Vac таке, що комбінована форма хвилі все ще перетинає 0v двічі за цикл

• Vmin = 0

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

• Отримайте k з таблиці, як зазначено вище.

• Veffective = Vpp / k.

У вашому прикладі застосовується випадок (а).

Vdc = 200V
Ви повідомляєте, що Vmax = 800V, тому Vpp = (Vmax - 200) = (800-200) = 600v.
K обчислення з посилається на документ WIMA.

K для 70 кГц = ~ = 0,35

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

Необхідний 2 кВ конденсатор !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Конденсатори мають максимальну напругу, яку вони можуть утримувати, як ви говорите, але також мають максимальний струм, з яким вони можуть працювати. Зазвичай це називається специфікацією струму пульсації . Оскільки важливий саме струм, він також може бути виражений як максимальна напруга змінного струму на певних частотах.

У вашому випадку на вашому конденсаторі ви будете мати синусоїду 1200 Вт на 70 кГц. Найшвидша швидкість зміни цього сигналу - при нульовому переході, який становить 600 В * 2 * Пі * 70 кГц = 264 В / мкс. Струм через конденсатор становить dV / dt * C. Скажімо, наприклад 1 мкФ. 264 В / мкс * 1 мкФ = 264 Амп пік, 187 Амп RMS, що є пульсаційним струмом, який повинен бути здатний підтримувати кришка.