Hauptfunktionen und Anwendungen von Dünnschichtkondensatoren in Wechselstromkreisen

Ich. Folienkondensatoren spielen in Wechselstromkreisen folgende Schlüsselrollen:

1. Kopplung/Gleichstromblockierung:

Unter Ausnutzung seiner Eigenschaft, „Wechselstrom zuzulassen und Gleichstrom zu blockieren“, überträgt er Signale von einer Schaltungsstufe zur anderen und blockiert gleichzeitig die DC-Vorspannung zwischen den beiden Stufen. Es wird häufig in Audio- und Hochfrequenzschaltungen verwendet.

2. Filterung (in direktem Zusammenhang mit der kapazitiven Reaktanz):

Filterung der Stromversorgung: In Kombination mit Induktivitäten oder Widerständen bildet es ein RC- oder LC-Filternetzwerk, um Welligkeitsrauschen im Wechselstrom (z. B. gleichgerichteter pulsierender Gleichstrom) zur Erde umzuleiten und so einen gleichmäßigen Gleichstrom auszugeben. Aufgrund ihrer geringen Verluste und Stabilität werden in solchen Anwendungen häufig PP-Folienkondensatoren eingesetzt.

Rauschunterdrückung/Bypass: Schließen Sie hochfrequente Störgeräusche (mit einer sehr hohen Frequenz f, daher ist Xc sehr klein) gegen Erde kurz, um zu verhindern, dass sie empfindliche Schaltkreise stören. Üblicherweise werden Folienkondensatoren mit kleiner Kapazität verwendet.

3. Leistungsfaktorkorrektur (PFC):

Bei induktiven Lasten wie Motoren und Beleuchtung hinkt der Strom der Spannung hinterher, was zu einem niedrigen Leistungsfaktor führt. Durch die Parallelschaltung eines Folienkondensators (der einen voreilenden kapazitiven Strom erzeugt) kann der nacheilende induktive Strom kompensiert werden, wodurch der Gesamtstrom an die Spannungsphase angepasst und die Energieeffizienz verbessert wird. Dies ist eine wichtige Anwendung von Folienkondensatoren in industriellen Wechselstromkreisen.

4. Resonanz- und Frequenzauswahl:

In Reihe oder parallel zu einer Induktivität geschaltet, nutzt es die Eigenschaft, dass Xc mit der Frequenz variiert, um Resonanz bei einer bestimmten Frequenz fr (Xc = XL) zu erreichen. Es wird zum Aufbau von Oszillatoren, Abstimmkreisen, Filtern usw. verwendet. Beispielsweise im Senderwahlkreis eines Radios.

5. Motorbetrieb und Inbetriebnahme:

Einphasige Wechselstrommotoren benötigen Kondensatoren, um einen phasenverschobenen Strom zu erzeugen und so ein rotierendes Magnetfeld aufzubauen, das den Motor starten und laufen lässt. Diese Kondensatoren müssen hohen Wechselspannungen und -strömen standhalten, und Folienkondensatoren (insbesondere metallisiertes Polypropylen MKP) werden aufgrund ihrer hohen Spannungsfestigkeit, geringen Verluste und Selbstheilungseigenschaften häufig verwendet.

II. Warum bevorzugen Wechselstromkreise Dünnschichtkondensatoren?

Im Vergleich zu Elektrolytkondensatoren haben Folienkondensatoren in Wechselstromkreisen einzigartige Vorteile:

Unpolar: Kann direkt in reinen Wechselstromkreisen verwendet werden.

Geringer Verlust (hoher Q-Wert): Der dielektrische Verlustfaktor ist klein, was zu einer geringeren Wärmeentwicklung und einem hohen Wirkungsgrad führt, wodurch es sich besonders für Hochfrequenz- und Hochleistungsanwendungen eignet.

Hohe Spannungsfestigkeit und Zuverlässigkeit: Es hält hohen Wechselspannungsspitzen stand und hat eine lange Lebensdauer.

Selbstheilung: Wenn der metallisierte Film lokal durchbricht, verdampft die Metallschicht um die Durchschlagsstelle sofort, wodurch die Fehlerstelle isoliert wird und der Kondensator wieder in den Normalbetrieb zurückkehren kann, was die Zuverlässigkeit erheblich verbessert.

Kapazitätsstabilität: Der Kapazitätswert ändert sich kaum, wenn sich Temperatur und Frequenz ändern.

Zusammenfassen

Das Funktionsprinzip von Folienkondensatoren in Wechselstromkreisen lässt sich wie folgt zusammenfassen:
Durch die Verwendung eines isolierenden Dünnschichtdielektrikums werden sie unter dem Einfluss eines elektrischen Wechselfelds periodisch geladen und entladen und weisen somit die Eigenschaft auf, Wechselstrom im Stromkreis „durchzuleiten“. Ihre Impedanz (kapazitive Reaktanz) variiert mit der Frequenz und dem Kapazitätswert. Basierend auf diesem Prinzip erfüllen Folienkondensatoren Schlüsselfunktionen wie Kopplung, Filterung, Kompensation und Resonanz und werden zu unverzichtbaren passiven Komponenten in modernen Wechselstrom- und Leistungselektronikschaltungen.