O que é uma classificação de tensão CA para um capacitor?

Eu pensei que a única coisa que importava era a tensão absoluta através de um capacitor perfurando o dielétrico, mas há alguns que também têm uma classificação CA. O que isto significa? Por que o valor muda em diferentes frequências?

Eu vejo Vrms vs gráficos de frequência, esta equação

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

etc, mas não tenho certeza se entendi.

Como você classifica um capacitor se ele tiver sobreposição CC e CA? Se, por exemplo, estou colocando uma média de 200 VCC em um capacitor de 33 nF, com uma forma de onda CA sobreposta de 70 kHz que ocasionalmente atinge 1200 Vpp (portanto, 424 Vrms, 200 + 600 = 800 Vmax e 200 - 600 = -400 Vmin ), o que é necessário para as classificações DC e AC?

Sumário

Com base nas diretrizes da Seleção de capacitores para aplicações de pulso,
a tensão requerida é suscetível de ser surpreendente e irritante.

• Classificação de tensão do capacitor = volts CC + componente CA / fator K

• O fator K depende da frequência e <= 1. Valor de acordo com este gráfico (da referência acima).
  A 70 Khz K ~ = 0,35, o componente de tensão CA é multiplicado por um fator de 1 / 0,35 = 2,9!

• Para polipropileno, K ~~ = 1,16 - 0,16 x log (f)
  (os valores numéricos estavam corretos. A fórmula foi corrigida). (base logarítmica 10) - para 10 Hz <f <1 MHz.
  (baseado empiricamente no gráfico abaixo)

por exemplo,
a 1 MHz multiplique qualquer componente CA x ~ = 5
a 100 KHz multiplique qualquer componente CA x ~ = 3
a 10 KHz multiplique qualquer componente CA x ~ = 2

Para este exemplo específico

• Kf a 70 kHz ~ = 0,35
• Veffective = Vdc + (Vpico-Vcc) / kf
• = 200 + (800-200) /0,35 = ~ É necessário um capacitor de 2000 volts !!!

Isso é mais aplicável a aplicações de pulso ou CA de frequência muito alta (como é o caso de seu exemplo), embora seja interessante notar que a 100 HZ o fator de escala já está abaixo de 80% do valor da capacitância CC.

Os gráficos de exemplo que você forneceu são para o dielétrico do filme de polipropileno.
Os valores numéricos variam de acordo com o tipo dielétrico.

A razão apresentada é que a força dielétrica do filme diminui com o aumento da frequência.

• A explicação por trás da razão, que não precisa ser conhecida por aplicar as fórmulas, começa a entrar em profundas propriedades mágicas e físicas arcanas, mas parece estar relacionada ao aumento do fator de dissipação com frequência e à crescente probabilidade de descarga interna da coroa com aumento da espessura do material (ou "espessura efetiva" com frequência crescente).

  Esse interessante (ou entediante, dependendo do interesse) do documento
  Mylar film - Informações sobre o produto da Dupont Teijin oferece algumas informações sobre poliéster / Mylar, que se espera que sejam geralmente aplicáveis ​​a outros plásticos. A Figura 8 mostra o aumento do fator de dissipação com frequência (consequentemente, redução da resistência à tensão aplicada e descarga da coroa)

A aplicação da fórmula é mais fácil do que entender o motivo.

(a) Solução para:
+ ve tensão CC com
+ ve pulso pulsado
ou CA adicional, de modo que Vmin> = 0V.

Isso se aplica a um capacitor com um desvio de corrente contínua (digamos + ve) e um pulso de entrada + ve adicionado DFC com uma forma de onda CA adicionada, de modo que V seja sempre> 0.
Para compensação CA por um componente CC, de modo que a forma de onda ainda atravesse 0 Volts veja (b) abaixo.

• Calcule o valor do multiplicador ak com base na frequência.
  Da tabela K <= 1.
  Esse é um fator de redução da parte CA da forma de onda.

• Calcular tensão mínima = Vmin

• Calcular Vpp = Vmax - Vmin.

• Calcular a tensão efetiva do componente CA

  Vac eficaz = Vpp / k.
  (O que sempre será> = Vpp)

• Adicione valores DC e AC

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

  QED.

(b) Solução para Vdc + Vac, de modo que a forma de onda combinada ainda ultrapasse 0v duas vezes por ciclo

• Vmin = 0

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

• Obtenha k da tabela como acima.

• Veffective = Vpp / k.

No seu exemplo, o caso (a) se aplica.

Vdc = 200V
Você informa que Vmax = 800V, então Vpp = (Vmax - 200) = (800-200) = 600v.
Cálculo K a partir do documento WIMA referenciado.

K para 70 kHz = ~ = 0,35

Veffective = 200 + 600 / 0,35 = 1914v

É necessário um capacitor de 2 kV !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Os capacitores têm uma tensão máxima que podem suportar, como você diz, mas também uma corrente máxima que podem suportar. Isso geralmente é chamado de corrente de ondulação especificação da . Como é a corrente que importa, ela também pode ser expressa como uma tensão CA máxima em determinadas frequências.

No seu caso, você terá uma onda senoidal de 1200V pp e 70 kHz em seu capacitor. A taxa de mudança mais rápida desse sinal é no cruzamento de zero, que é 600V * 2 * Pi * 70kHz = 264 V / µs. A corrente através de um capacitor é dV / dt * C. Vamos usar 1 µF, por exemplo. 264 V / µs * 1 µF = pico de 264 Amps, RMS de 187 Amps, que é a corrente de ondulação que a tampa deve ser capaz de sustentar.