Was ist eine Wechselspannung für einen Kondensator?

Ich dachte, das Einzige, was zählt, ist die absolute Spannung an einem Kondensator, der das Dielektrikum durchstößt, aber es gibt auch einige, die eine Wechselstrombewertung haben. Was bedeutet das? Warum ändert sich der Wert bei verschiedenen Frequenzen?

Ich sehe Veff gegen Frequenzgraphen, diese Gleichung

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

usw. aber ich bin nicht sicher, ob ich es verstehe.

Wie bewerten Sie einen Kondensator, wenn sich sowohl Gleich- als auch Wechselstrom überlagern? Wenn ich zum Beispiel einen 33-nF-Kondensator mit einer überlagerten 70-kHz-Wechselstromwellenform mit einem Mittelwert von 200 VDC versorge, der gelegentlich 1200 Vss erreicht (also 424 Veff, 200 + 600 = 800 Vmax und 200 - 600 = -400 Vmin) ), was braucht es dann für DC- und AC-Nennwerte?

Zusammenfassung

Aufgrund der Richtlinien für die Auswahl von Kondensatoren für Impulsanwendungen ist
die erforderliche Nennspannung wahrscheinlich überraschend und störend.

• Nennspannung des Kondensators = Gleichspannung + Wechselstromkomponente / Kfactor.

• Kfactor ist frequenzabhängig und <= 1. Wert gemäß dieser Tabelle (aus obiger Referenz).
  Bei 70 KHz = 0,35 multipliziert sich die Wechselspannungskomponente mit dem Faktor 1 / 0,35 = 2,9!

• Für Polypropylen K ~ ~ = 1,16 - 0,16 x log (f)
  (Die Zahlenwerte waren korrekt. Die Formel wurde korrigiert.) (logarithmische Basis 10) - für 10 Hz <f <1 MHz.
  (empirisch basierend auf Grafik unten)

z. B.
multiplizieren Sie bei 1 MHz eine beliebige Wechselstromkomponente x ~ = 5
mit 100 kHz und multiplizieren Sie eine beliebige Wechselstromkomponente x ~ = 3
mit 10 kHz und multiplizieren Sie eine beliebige Wechselstromkomponente x ~ = 2

Für dieses spezielle Beispiel

• Kf bei 70 kHz ~ = 0,35
• Veffektiv = Vdc + (Vpeak-Vdc) / kf
• = 200 + (800-200) / 0,35 = ~ 2000 Volt Kondensator erforderlich !!!

Dies gilt eher für Impulsanwendungen oder sehr hochfrequente Wechselströme (wie in Ihrem Beispiel), obwohl beachtet werden muss, dass der Skalierungsfaktor bei 100 Hz bereits auf 80% des DC-Kapazitätswerts gesunken ist.

Die von Ihnen angegebenen Beispielgrafiken beziehen sich auf das Dielektrikum einer Polypropylenfolie.
Die numerischen Werte variieren mit dem dielektrischen Typ.

Als Grund wird angegeben, dass die Spannungsfestigkeit des Films mit zunehmender Frequenz abnimmt.

• Die Erklärung hinter dem Grund, der nicht bekannt sein muss, um die Formeln anzuwenden, beginnt, in tiefe magische und arkane physikalische Eigenschaften überzugehen, scheint sich jedoch auf die Zunahme des Verlustfaktors mit der Häufigkeit und die zunehmende Wahrscheinlichkeit einer inneren Koronaentladung mit zu beziehen zunehmende Materialdicke (oder "effektive Dicke" mit zunehmender Häufigkeit).

  Dieses interessante (oder langweilige, je nach Interesse) Dokument
  Mylar-Folie - Produktinformationen von Dupont Teijin bietet einige Einblicke in Polyester / Mylar, von denen erwartet werden kann, dass sie allgemein auf andere Kunststoffe anwendbar sind. Abbildung 8 zeigt den zunehmenden Verlustfaktor mit der Frequenz (wodurch der Widerstand gegen angelegte Spannung und Koronaentladung abnimmt).

Die Anwendung der Formel ist einfacher als das Verstehen des Grundes.

(a) Lösung für:
+ ve Gleichspannung mit
+ ve
gehendem Impuls oder addiertem Wechselstrom, so dass Vmin> = 0V.

Dies gilt für einen Kondensator mit einem (sagen wir + ve) Gleichstromversatz und einem hinzugefügten + ve gehenden Impuls ODER DFC mit einer hinzugefügten Wechselstromwellenform, so dass V immer> 0 ist.
Für Wechselstromversatz durch eine Gleichstromkomponente, sodass die Wellenform immer noch 0 kreuzt Volt siehe (b) unten.

• Berechnen Sie einen Multiplikatorwert basierend auf der Frequenz.
  Aus Tabelle K <= 1.
  Dies ist ein Derating-Faktor für den AC-Teil der Wellenform.

• Minimalspannung berechnen = Vmin

• Berechnen Sie Vpp = Vmax - Vmin.

• Berechnen Sie die effektive Spannung der Wechselstromkomponente

  Vac effektiv = Vpp / k.
  (Wich wird immer> = Vpp sein)

• Fügen Sie DC- und AC-Werte hinzu

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

  QED.

(b) Lösung für VDC + VAC, so dass die kombinierte Wellenform immer noch zweimal pro Zyklus 0 V kreuzt

• Vmin = 0

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

• Beziehen Sie k von der Tabelle wie oben.

• Veffektiv = Vpp / k.

In Ihrem Beispiel gilt (a).

VDC = 200 V
Sie melden, dass Vmax = 800 V ist, also Vpp = (Vmax - 200) = (800-200) = 600 V.
K Berechnung aus dem referenzierten WIMA-Dokument.

K für 70 kHz = ~ = 0,35

Veffektiv = 200 + 600 / 0,35 = 1914 V

2 kV Kondensator erforderlich !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Kondensatoren haben eine maximale Spannung, die sie halten können, wie Sie sagen, aber auch einen maximalen Strom, den sie verarbeiten können. Dies wird üblicherweise als Welligkeitsstromspezifikation bezeichnet . Da es auf den Strom ankommt, kann er auch als maximale Wechselspannung bei bestimmten Frequenzen ausgedrückt werden.

In Ihrem Fall liegt an Ihrem Kondensator eine Sinuswelle von 1200 V pp 70 kHz an. Die schnellste Änderungsrate dieses Signals liegt beim Nulldurchgang, der 600 V * 2 * Pi * 70 kHz = 264 V / µs beträgt. Der Strom durch einen Kondensator beträgt dV / dt * C. Verwenden wir zum Beispiel 1 µF. 264 V / µs * 1µF = 264 Ampere Spitze, 187 Ampere RMS. Dies ist der Welligkeitsstrom, den die Kappe aushalten muss.