Основные функции и применение тонкопленочных конденсаторов в цепях переменного тока

Я. Пленочные конденсаторы играют следующие ключевые роли в цепях переменного тока:

1. Соединение/блокировка постоянного тока:

Используя свою особенность «разрешать переменный ток и блокировать постоянный ток», он передает сигналы с одного каскада схемы на другой, блокируя при этом напряжение смещения постоянного тока между двумя каскадами. Он обычно используется в аудио- и радиочастотных цепях.

2. Фильтрация (напрямую связанная с емкостным реактивным сопротивлением):

Фильтрация источника питания: В сочетании с индукторами или резисторами он образует сеть RC- или LC-фильтров для обхода пульсаций переменного тока (например, выпрямленного пульсирующего постоянного тока) на землю, обеспечивая плавную выходную мощность постоянного тока. Пленочные конденсаторы из полипропилена обычно используются в таких приложениях из-за их низких потерь и стабильности.

Шумоподавление/обход: Закоротите высокочастотные помехи (с очень высокой частотой f, поэтому Xc очень мало) на землю, чтобы предотвратить их влияние на чувствительные цепи. Обычно используются пленочные конденсаторы малой емкости.

3. Коррекция коэффициента мощности (PFC):

В индуктивных нагрузках, таких как двигатели и освещение, ток отстает от напряжения, что приводит к низкому коэффициенту мощности. Подключив параллельно пленочный конденсатор (генерируя опережающий емкостной ток), можно компенсировать запаздывающий индуктивный ток, выравнивая общий ток с фазой напряжения и повышая энергоэффективность. Это важное применение пленочных конденсаторов в промышленных цепях переменного тока.

4. Резонанс и выбор частоты:

Подключенный последовательно или параллельно с катушкой индуктивности, он использует характеристику Xc, меняющуюся в зависимости от частоты, для достижения резонанса на определенной частоте fr (Xc = XL). Его используют для построения генераторов, схем настройки, фильтров и т. д. Например, в схеме выбора станции радиоприемника.

5. Работа двигателя и запуск:

Однофазным двигателям переменного тока требуются конденсаторы для генерации сдвинутого по фазе тока, тем самым создавая вращающееся магнитное поле, которое позволяет двигателю запускаться и работать. Эти конденсаторы должны выдерживать высокое переменное напряжение и ток, а пленочные конденсаторы (особенно металлизированный полипропилен MKP) широко используются из-за их высокого выдерживаемого напряжения, низких потерь и свойств самовосстановления.

II. Почему в цепях переменного тока предпочитают тонкопленочные конденсаторы?

По сравнению с электролитическими конденсаторами пленочные конденсаторы обладают уникальными преимуществами в цепях переменного тока:

Неполярный: Может использоваться непосредственно в цепях переменного тока.

Низкие потери (высокое значение Q): Тангенс диэлектрических потерь мал, что приводит к меньшему выделению тепла и более высокому КПД, что делает его особенно подходящим для высокочастотных и мощных приложений.

Устойчивость к высокому напряжению и надежность: Он выдерживает высокие пики переменного напряжения и имеет длительный срок службы.

Самоисцеление: Когда металлизированная пленка локально разрушается, металлический слой вокруг точки пробоя мгновенно испаряется, изолируя место повреждения и позволяя конденсатору вернуться к нормальной работе, что значительно повышает надежность.

Стабильность емкости: Значение емкости мало меняется при изменении температуры и частоты.

Подвести итог

Принцип работы пленочных конденсаторов в цепях переменного тока можно резюмировать следующим образом:
Используя изолирующий тонкопленочный диэлектрик, они подвергаются периодической зарядке и разрядке под воздействием переменного электрического поля, проявляя, таким образом, свойство «пропускать» переменный ток в цепи. Их импеданс (емкостное реактивное сопротивление) меняется в зависимости от частоты и значения емкости. Основываясь на этом принципе, пленочные конденсаторы выполняют такие ключевые функции, как связь, фильтрация, компенсация и резонанс, становясь незаменимыми пассивными компонентами в современных схемах переменного тока и силовой электронике.