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Benvenuto nella nostra sezione delle Frequently Asked Questions (FAQ). Qui puoi trovare informazioni tecniche, suggerimenti e avvertenze sulla scelta e l'utilizzo corretti dei condensatori di potenza a film plastico.

Supporto Tecnico e per applicazioni per la giusta scelta e il corretto utilizzo dei condensatori a film Icel

In questa sezione offriamo un supporto tecnico e per applicazione che, in aggiunta alla ricerca parametrica, aiuta nella scelta del condensatore corretto. Uno strumento potente ed efficace per la scelta migliore per il vostro business.

Principali applicazioni per i condensatori a film Icel

I principali campi applicativi dei nostri prodotti sono: UPS, INVERTER/CONVERTER, CONTROLLO MOTORI, SALDATURA, CARICA-BATTERIE, RISCALDAMENTO A INDUZIONE, MEDICALE, TRAZIONE ED ENERGIA VERDE (FOTOVOLTAICO, EOLICO).


Condensatori DC-Link

I condensatori DC-Link sono essenziali, ad esempio, nei circuiti degli inverter e degli alimentatori switching

La funzione principale di un DC-Link è bilanciare le variazioni istantanee di potenza tra la sorgente di ingresso e il carico di uscita

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In applicazioni dal più semplice caricabatterie per telefoni cellulari agli inverter collegati alla rete, che funzionano a centinaia di kW, vengono utilizzati schemi di conversione di potenza che incorporano uno stadio intermedio in cui l'energia viene manipolata in CC.

I condensatori DC-link vengono adottati in questo stadio per fornire

  • un percorso a bassa impedenza per le correnti di commutazione ad alta frequenza
  • accumulo di energia
  • filtro d'uscita, che assorbe le correnti di commutazione per una minima tensione di ripple

In un alimentatore switching, l'alimentazione CA viene convertita in CC senza passare attraverso un trasformatore, da un oscillatore di potenza ad alta frequenza. Il condensatore DC-Link viene applicato dopo la rettificazione

In un inverter di potenza, un condensatore DC-Link è posto in parallelo all'ingresso per ridurre al minimo gli effetti delle variazioni di tensione al variare del carico

I picchi generati dal dispositivo di alimentazione (accensione e spegnimento) devono essere disaccoppiati efficacemente per ridurre al minimo il surriscaldamento e proteggere al meglio i dispositivi di alimentazione; sono richieste una resistenza in serie equivalente (ESR) molto bassa e una bassa autoinduttanza. L'altro dato critico in termini di prestazioni elettriche è la corrente di ripple.

 

 

 

DC-Link_2.png

I condensatori DC-Link più comunemente usati sono:

  • Condensatori elettrolitici
  • Condensatori a film plastico

In generale i condensatori elettrolitici in alluminio vengono utilizzati nell'elettronica di potenza grazie alla loro densità di potenza molto elevata. Tuttavia, in un numero semre maggiore di applicazioni vengono scelti condensatori a film plastico, in quanto garantiscono alcuni vantaggi fondamentali:

  • maggiore tensione nominale
  • fattore di dissipazione e resistenza serie equivalente (ESR) molto bassi
  • resistenza d'isolamento molto elevata
  • maggiore tolleranza a sbalzi di tensione
  • intervallo di temperatura più ampio
  • affidabilità notevolmente superiore grazie alle eccezionali proprietà di autoriparazione (self-healing)
  • lunga vita prevista
  • costruzione non polarizzata
  • elevata resistenza alle vibrazioni e agli urti
  • eccellente stabilità meccanica

La maggior parte dei condensatori DC-Link a film plastico sono progettati con materiale a film metallizzato in polipropilene. È un materiale a bassa perdita dielettrica, adatto per la progettazione di condensatori da utilizzare in applicazioni sia a bassi che ad alti impulsi.

Le proprietà di un condensatore a film plastico dipendono in modo significativo dalla tecnologia di costruzione utilizzata, ma un buon condensatore DC-Link
deve avere:

  • ESR molto bassa
  • bassa autoinduttanza
  • elevata corrente di ripple nominale

Le variabili di cui sopra sono definite per una frequenza e un intervallo di temperatura specifici.

In box – esecuzione con terminali a PIN

  • DCH / DCS* – NOVITÀ! corrente medio-alta, frequenza medio-alta, non adatto ad applicazioni CA, DCS: versione ad alta sicurezza
  • MHBS / MHBM* – alta corrente, alta densità energetica, MHBM unicamente: adatto per applicazioni CA e applicazioni switching con Irms elevata, con restrizioni
  • MHBA – Filtri CA e CC Input/output. Adatto per applicazioni switching con Irms elevata. Alta frequenza, alta corrente

In box – esecuzione con terminali a STAFFA

  • MHBS / MHBM* – alta corrente, alta densità energetica, MHBM unicamente: adatto per applicazioni CA e applicazioni switching con Irms elevata, con restrizioni
  • MHBA – Filtri CA e CC Input/output. Adatto per applicazioni switching con Irms elevata. Alta frequenza, alta corrente

*raccomandato

Condensatori AC-Power

I condensatori per applicazioni CA, producendo potenza reattiva

  • compensano il consumo di potenza reattiva di motori elettrici, trasformatori, ecc. garantendo una potenza più stabile con maggiore capacità di trasmissione e perdite ridotte grazie a fattori di potenza più elevati
  • costituiscono una componente chiave nelle varie soluzioni di filtraggio che riducono il contenuto armonico. Una tensione sinusoidale non distorta, senza armoniche, riduce il rischio di problemi sotto forma di disturbi nelle apparecchiature di produzione, errori di misura e malfunzionamenti dei relè di protezione. Inoltre, prolunga la vita utile delle apparecchiature collegate

I condensatori AC-Power vengono utilizzati in un'ampia gamma di applicazioni

  • inverter e converter
  • azionamento e controllo motore
  • motor-run
  • energia rinnovabile (eolica, solare, …)
  • trazione
  • UPS
  • carica-batterie
  • elevatori

I condensatori AC-Power vengono utilizzati nei circuiti di alimentazione in cui la soppressione del rumore, la regolazione della tensione e la riduzione della corrente di linea
è fondamentale. Queste applicazioni tipicamente espongono il condensatore ad armoniche di ordine superiore

I condensatori per CA vengono anche utilizzati nei circuiti di correzione del fattore di potenza dove forniscono potenza reattiva per correggere il ritardo della corrente causata da carichi induttivi. Si dice che il circuito funzioni al fattore di potenza unitario se la reattanza capacitiva dei condensatori applicati corrisponde esattamente alla reattanza induttiva del carico

I condensatori per CA vengono anche utilizzati per fornire la coppia di avviamento necessaria ai motori a fase divisa introducendo uno sfasamento sull'avvolgimento del motore secondario. I condensatori motor-run forniscono anche la necessaria correzione del fattore di potenza durante la fase di marcia per un funzionamento del motore più efficiente dal punto di vista energetico

AC-Power_1.png

La maggior parte dei condensatori AC-Power sono progettati con materiale a film metallizzato in polipropilene. Materiale a bassa perdita dielettrica, adatto per la progettazione di condensatori per applicazioni sia a basso che ad alto impulso.

Le proprietà di un condensatore a film plastico dipendono in modo significativo dalla tecnologia di costruzione utilizzata, ma un buon condensatore per applicazioni CA deve avere:

  • bassa resistenza serie equivalente (ESR)
  • bassa autoinduttanza
  • Irms e Urms nominali elevate
  • ottima stabilità meccanica
  • alta affidabilità con tasso di guasto basso e/o sotto controllo
  • eccellente capacità di autoriparazione

Le variabili di cui sopra sono definite per una frequenza e un intervallo di temperatura specifici

Sovratensioni o impulsi elevati, fluttuazioni di tensione e altri disturbi di linea sono tipici dell'applicazione di filtro CA in ingresso.

Particolare attenzione deve essere posta nella scelta dei condensatori da utilizzare

  • la scelta del giusto condensatore è fondamentale per evitare condizioni operative critiche e conseguenti possibili guasti
  • se richiesto dalla legge, è necessario scegliere condensatori di soppressione delle interferenze certificati
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In box – esecuzione con terminali a PIN

  • MHBA* – Filtri CA e CC Input/output. Adatto per applicazioni switching con Irms elevata. Alta frequenza, alta corrente
  • THZ* – AC-Power d alte prestazioni e affidabilità, "harsh environment" (alta temperatura e alti livelli di umidità)
  • MHBM – alta corrente, alta densità energetica, adatto per applicazioni CA e applicazioni switching con Irms elevata, con restrizioni (NO filtro CA in input)
  • MAB – AC-Motor run, MABA01 e MABA02 approvati secondo EN60252-1 IMQ, tutte le tipologie approvate secondo UL810 construction only (esecuzione su richiesta)

In box – esecuzione con terminali a STAFFA

  • MHBA* – Filtri CA e CC Input/output. Adatto per applicazioni switching con Irms elevata. Alta frequenza, alta corrente

*raccomandato

Condensatori Snubber

I condensatori snubber sono essenziali nei circuiti di conversione di potenza

La funzione principale degli snubber è quella di proteggere FET, IGBT e altri dispositivi switching da elevati picchi di tensione, tipicamente prodotti durante le operazioni di commutazione

La molteplicità di applicazioni nelle quali i condensatori snubber sono utilizzati è molto ampia

  • riduzione o eliminazione di picchi di tensione o di corrente
  • limitazione del du/dt
  • soppressione delle interferenze elettromagnetiche (EMI)
  • riduzione delle perdite causate dalle operazioni di commutazione
  • formazione delle linee di carico
  • trasferimento della potenza dissipata a resistenze o carichi utili

Un'operazione di "commutazione forzata" sottopone lo switch a stress di tensione e corrente e provoca un'elevato "switching loss". La presenza dell'induttanza parassita aumenta ulteriormente questo stress.

I circuiti elettronici di azionamento motoreballast per lampadeconvertitori di potenza e altri dispositivi di potenza possono essere diversi, ma la maggior parte di essi hanno reti e forme d'onda per interruttore-diodo-induttore comuni: hanno qundi gli stessi requisiti di snubbering poiché il comportamento della rete principale è identico.

La maggior parte dei circuiti inverter ad alta tensione odierni utilizza IGBT come dispositivi di commutazione. Gli IGBT possono commutare correnti elevate in tempi brevi, quindi sono esposti a tensione transiente potenzialmente dannosa e quindi richiedono circuiti di protezione.

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I circuiti snubber sono sottoposti ad elevate sollecitazioni, pertanto i condensatori che vengono adottati in tali circuiti sono soggetti e devono resistere ad alti du/dt ed a valori estremamente elevati di picchi di corrente e di corrente efficace.

I condensatori a film plastico sono largamente utilizzati in applicazioni di questo tipo, indifferentemente in circuiti di bassa o alta potenza.

Snubber_2.png

La maggior parte dei condensatori snubber sono progettati utilizzando il polipropilene. Materiale a bassa perdita dielettrica, adatto alla progettazione di condensatori per l'uso in applicazioni impulsive.

Le proprietà di un condensatore a film plastico dipendono significativamente dalla tecnologia costruttiva utilizzata: le tecnologie tipicamente utilizzate sono polipropilene film/foil, film metallizzato e bi-metallizzato

  • è disponibile l'esecuzione con terminali a staffa per il montaggio diretto sui moduli IGBT e busbar
  • può anche essere presa in considerazione la combinazione di film metallizzato e foil

I condensatori snubber in polipropilene offrono elevata tolleranza e stabilità, insieme ad un'alta resistenza alla tensione e alla corrente

  • le variazioni di temperatura o di tensione applicata hanno effetti minimi sulle caratteristiche prestazionali
  • coefficiente di temperatura basso e virtualmente lineare
  • capacità molto stabile
  • induttanza e resistenza serie equivalente (ESL e ESR) basse

In box – esecuzione con terminali a PIN

  • PPR/PPB* – alte prestazioni, impulso elevato, alta frequenza
  • PSB/RSB* – impulso alto, corrente elevata
  • PHS – impulso medio-alto, corrente elevata

In box – esecuzione con terminali a STAFFE per montaggio diretto su busbar e moduli di potenza (IGBT, ecc.)

  • PMB/RMB* – impulso alto, corrente elevata, bassa ESR
  • PMS – impulso medio-alto, corrente elevata, bassa ESR 

Esecuzione assiale

  • PPA* – impulso alto
  • PPS – impulso medio-alto
  • PWS – snubber film foil, impulso molto elevato, basse perdite

*raccomandato

Harsh Environments

Un condensatore che funziona in un ambiente umido assorbe l'umidità

L'umidità entra dalle superfici di contatto dei conduttori e / o del box e raggiunge gradualmente l'avvolgimento

L'assorbimento di umidità può provocare una graduale ossidazione degli elettrodi che porta nel medio-lungo periodo al danneggiamento o guasto del condensatore.

Se viene applicata la tensione, può verificarsi corrosione elettrochimica, che può distruggere la metallizzazione e provocare caduta di capacità, surriscaldamento, rigonfiamento del corpo del condensatore. Potenzialmente, può verificarsi un cortocircuito con importanti danni fino all'esplosione/ incendio. Il potenziale effetto di invecchiamento correlato dipende fortemente dal design del condensatore, dal materiale utilizzato e dall'ampiezza della tensione applicata.

I condensatori modificano col tempo le loro caratteristiche in base alle condizioni ambientali. L'entità e la rapidità dei cambiamenti dipendono dal dielettrico, dal design e dal materiale protettivo. Con un design speciale e materiali isolanti speciali la velocità di questo processo può essere rallentata, ma non completamente azzerata

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La combinazione di alta temperatura di esercizio e alti livelli di umidità, ancor più con il funzionamento in tensione alternata e con un design ad alta densità di energia, è una situazione particolarmente pericolosa e critica. Ciò causa il rapido invecchiamento del condensatore, con relativa importante variazione dei principali parametri, distorsione del corpo, diminuzione della vita attesa e rapido aumento della probabilità di guasto.

Questa possibile situazione critica deve essere presa in considerazione, in particolare se si prevede di utilizzare le unità in paesi tropicali o in condizioni ambientali e climatiche critiche.

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I test più comuni adottati per valutare le prestazioni in ambienti caldi e umidi (harsh environments) sono

  • 40°C / 93% RH: standard damp heat steady state test (IEC60068-2; IEC 384-1; AEC Q-200 ref., cockpit, biased = tensione applicata)
  • 60°C / 93% RH: damp heat steady state test (IEC60384-17:2019, 56 giorni, Grade III high robustness under high humidity, biased = tensione applicata)
  • 85°C / 85% RH: condizioni ambientali estreme del test THB (Temperature Humidity Biased). Condizione estremamente difficile da raggiungere in applicazioni reali che adottano condensatori a film (IEC60068-2-67; IEC 384-1; AEC Q-200 ref., Level 1, biased)

Possibili livelli intermedi, normalmente corrispondenti a livelli di stress elevati ma condizioni operative più realistiche e utilizzo reale

  • 70°C / 70% RH; 60°C / 60% RH

Testando i condensatori nelle classi di test più severe (85/85/1000: 85 ° C, 85% RH, 1000 h), un effetto tipico potrebbe essere il rigonfiamento del box, anche se con parametri elettrici ancora entro variazioni ammesse e non corrispondenti a danni elettrici reali

THZ – questa serie rappresenta un'innovazione e una soluzione fondamentale per applicazioni di potenza in condizioni operative in harsh environments

L'ufficio tecnico e di ricerca e sviluppo di ICEL S.r.l. ha sviluppato speciali materiali ed esecuzioni per garantire prestazioni eccellenti in applicazioni AC-Power fino a tensioni elevate, unite a prestazioni molto buone in harsh environments

Insieme alle alte prestazioni, la serie THZ è stata progettata anche per garantire dimensioni e prezzi ragionevoli, rispetto alla serie AC-Power esistente

Un leggero de-rating della tensione nominale CA massima garantisce la conformità al test AEC Q-200 85/85/1000 (Livello 1)

La serie THZ supera anche il test AEC Q-200 cockpit, il test 70/70/1000 e il test IEC60068-2-67 humidity load test (Test Cy) a pieno regime

La nuova serie THZ è il punto di partenza per lo sviluppo di ulteriori nuove tipologie che andranno a completare l'offerta di ICEL S.r.l. per applicazioni in harsh environments

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