Apa yang dimaksud dengan peringkat tegangan AC untuk kapasitor?

Saya pikir satu-satunya hal yang penting adalah tegangan absolut melintasi kapasitor menusuk dielektrik, tetapi ada beberapa yang memiliki peringkat AC juga. Apa artinya ini? Mengapa nilainya berubah pada frekuensi yang berbeda?

Saya melihat grafik Vrms vs frekuensi, persamaan ini

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

dll. tapi saya tidak yakin saya memahaminya.

Bagaimana Anda memberi peringkat kapasitor jika DC dan AC superimposed? Jika, misalnya, saya meletakkan rata-rata 200 VDC pada kapasitor 33 nF, dengan gelombang AC 70 kHz yang ditumpangkan yang kadang-kadang mencapai 1.200 Vpp (jadi 424 Vrms, 200 + 600 = 800 Vmax, dan 200 - 600 = -400 Vmin ), lalu apa yang dibutuhkan untuk peringkat DC dan AC?

Ringkasan

Berdasarkan pedoman dalam Pemilihan Kapasitor untuk Aplikasi Pulsa,
peringkat tegangan yang diperlukan cenderung mengejutkan dan mengganggu.

• Peringkat tegangan kapasitor = volt DC + komponen AC / Kfactor.

• Kfactor tergantung pada frekuensi dan <= 1. Nilai sesuai grafik ini (dari referensi di atas).
  Pada 70 Khz K ~ = 0,35 sehingga komponen tegangan AC dikalikan dengan faktor 1 / 0,35 = 2,9!

• Untuk polypropylene K ~~ = 1,16 - 0,16 x log (f)
  (Nilai numeriknya benar. Formula telah dikoreksi). (log base 10) - untuk 10HZ <f <1 MHz.
  (berdasarkan pada grafik di bawah ini secara empiris)

mis.
pada 1 MHz kalikan komponen AC apa saja x ~ = 5
pada 100 KHz kalikan komponen AC apa saja x ~ = 3
pada 10 KHz lipatlah komponen AC apa pun x ~ = 2

Untuk contoh spesifik ini

• Kf pada 70 kHz ~ = 0,35
• Tidak efektif = Vdc + (Vpeak-Vdc) / kf
• = 200 + (800-200) /0.35 = ~ 2000 volt kapasitor diperlukan !!!

Ini lebih berlaku untuk aplikasi pulsa atau AC frekuensi sangat tinggi (yang mana contoh Anda merupakan kasus), meskipun perlu dicatat bahwa pada 100 HZ faktor penskalaan sudah turun hingga 80% dari nilai kapasitansi DC.

Contoh grafik yang Anda berikan adalah untuk dielektrik film Polypropylene.
Nilai numerik mereka akan bervariasi dengan tipe dielektrik.

Alasan yang diberikan adalah bahwa kekuatan dielektrik film berkurang dengan meningkatnya frekuensi.

• Penjelasan di balik alasan, yang tidak perlu diketahui untuk menerapkan formula, mulai masuk ke dalam sihir yang dalam dan sifat fisik misterius tetapi tampaknya berkaitan dengan peningkatan faktor disipasi dengan frekuensi dan meningkatnya kemungkinan pelepasan korona internal dengan meningkatkan ketebalan material (atau "ketebalan efektif" dengan meningkatnya frekuensi).

  Dokumen
  Mylar yang menarik ini (atau membosankan tergantung pada kepentingannya) - Informasi produk dari Dupont Teijin menawarkan beberapa wawasan untuk poliester / Mylar yang dapat diharapkan secara umum dapat diterapkan pada plastik lain. Gambar 8 menunjukkan peningkatan faktor disipasi dengan frekuensi (karenanya menurunkan resistensi terhadap tegangan yang diberikan dan pelepasan korona)

Penerapan formula lebih mudah daripada memahami alasannya.

(a) Solusi untuk:
+ ve tegangan DC dengan
+ ve going pulse
atau tambah AC sedemikian sehingga Vmin> = 0V.

Ini berlaku untuk kapasitor dengan (katakanlah + ve) DC offset dan tambah + ve akan pulsa ATAU DFC dengan bentuk gelombang AC tambahan sehingga V selalu> 0.
Untuk AC diimbangi oleh komponen DC sedemikian rupa sehingga gelombang masih melintasi 0 Volts lihat (b) di bawah ini.

• Hitung nilai pengganda ak berdasarkan frekuensi.
  Dari tabel K <= 1.
  Ini adalah faktor derating untuk bagian AC dari gelombang.

• Hitung tegangan minimum = Vmin

• Hitung Vpp = Vmax - Vmin.

• Hitung tegangan efektif komponen AC

  Vac efektif = Vpp / k.
  (Wghich akan selalu> = Vpp)

• Tambahkan nilai DC dan AC

  Tidak efektif = Vdc_applies + Vac = Vdc_applied + Vpp / k.

  QED.

(B) Solusi untuk Vdc + Vac sehingga bentuk gelombang gabungan masih melintasi 0v dua kali per siklus

• Vmin = 0

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

• Dapatkan k dari tabel seperti di atas.

• Tidak efektif = Vpp / k.

Dalam contoh kasus Anda (a) berlaku.

Vdc = 200V
Anda melaporkan bahwa Vmax = 800V sehingga Vpp = (Vmax - 200) = (800-200) = 600v.
Perhitungan K dari dokumen WIMA yang dirujuk.

K untuk 70 kHz = ~ = 0,35

Tidak efektif = 200 + 600 / 0,35 = 1914v

Diperlukan 2 kV kapasitor !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Kapasitor memiliki tegangan maksimum yang dapat ditahan seperti yang Anda katakan, tetapi juga memiliki arus maksimum yang dapat mereka tangani. Ini biasanya disebut sebagai spesifikasi arus riak . Karena arus yang penting, itu juga dapat dinyatakan sebagai tegangan AC maksimum pada frekuensi tertentu.

Dalam kasus Anda, Anda akan memiliki gelombang sinus 1200V pp 70 kHz pada kapasitor Anda. Laju perubahan tercepat dari sinyal itu adalah pada zero crossing, yaitu 600V * 2 * Pi * 70kHz = 264 V / µs. Arus melalui kapasitor adalah dV / dt * C. Mari kita gunakan 1 μF misalnya. 264 V / µs * 1µF = puncak 264 Amps, 187 Amps RMS, yang merupakan arus riak yang harus dipertahankan oleh tutup.