এই সপ্তাহে আমরা গত সপ্তাহের নিবন্ধটি চালিয়ে যাচ্ছি।

1.2 ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার

ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলিতে ব্যবহৃত ডাইলেকট্রিক হল অ্যালুমিনিয়ামের ক্ষয় দ্বারা গঠিত অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড, যার অস্তরক ধ্রুবক 8 থেকে 8.5 এবং একটি কার্যকরী অস্তরক শক্তি প্রায় 0.07V/A (1µm=10000A)।যাইহোক, এই ধরনের একটি পুরুত্ব অর্জন করা সম্ভব নয়।অ্যালুমিনিয়াম স্তরের পুরুত্ব ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারগুলির ক্ষমতা ফ্যাক্টর (নির্দিষ্ট ক্যাপাসিট্যান্স) হ্রাস করে কারণ ভাল শক্তি সঞ্চয়ের বৈশিষ্ট্যগুলি পেতে অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড ফিল্ম তৈরি করতে অ্যালুমিনিয়াম ফয়েলকে খোদাই করতে হয় এবং পৃষ্ঠটি অনেক অসম পৃষ্ঠ তৈরি করবে।অন্যদিকে, কম ভোল্টেজের জন্য ইলেক্ট্রোলাইটের রোধ 150Ωcm এবং উচ্চ ভোল্টেজের জন্য 5kΩcm (500V)।ইলেক্ট্রোলাইটের উচ্চ প্রতিরোধ ক্ষমতা RMS কারেন্টকে সীমাবদ্ধ করে যা ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর সহ্য করতে পারে, সাধারণত 20mA/µF।

এই কারণে ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারগুলি 450V আদর্শের সর্বাধিক ভোল্টেজের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে (কিছু স্বতন্ত্র নির্মাতারা 600V এর জন্য ডিজাইন করেছেন)।তাই, উচ্চতর ভোল্টেজ পাওয়ার জন্য সিরিজে ক্যাপাসিটার সংযুক্ত করে সেগুলি অর্জন করা প্রয়োজন।যাইহোক, প্রতিটি ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের অন্তরণ প্রতিরোধের পার্থক্যের কারণে, প্রতিটি সিরিজের সংযুক্ত ক্যাপাসিটরের ভোল্টেজের ভারসাম্য বজায় রাখার জন্য প্রতিটি ক্যাপাসিটরের সাথে একটি প্রতিরোধক সংযুক্ত থাকতে হবে।উপরন্তু, ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলি মেরুকৃত ডিভাইস, এবং যখন প্রয়োগ করা বিপরীত ভোল্টেজ 1.5 গুণ Un ছাড়িয়ে যায়, তখন একটি ইলেক্ট্রোকেমিক বিক্রিয়া ঘটে।যখন প্রয়োগ করা বিপরীত ভোল্টেজ যথেষ্ট দীর্ঘ হয়, তখন ক্যাপাসিটরটি ছিটকে যাবে।এই ঘটনাটি এড়াতে, একটি ডায়োড ব্যবহার করা হলে প্রতিটি ক্যাপাসিটরের পাশে সংযুক্ত করা উচিত।এছাড়াও, ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলির ভোল্টেজের বৃদ্ধি প্রতিরোধ সাধারণত 1.15 গুণ Un, এবং ভালগুলি 1.2 গুণ Un-এ পৌঁছতে পারে।তাই ডিজাইনারদের শুধুমাত্র স্টেডি-স্টেট ওয়ার্কিং ভোল্টেজই নয়, সেগুলি ব্যবহার করার সময় সার্জ ভোল্টেজও বিবেচনা করা উচিত।সংক্ষেপে, ফিল্ম ক্যাপাসিটর এবং ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলির মধ্যে নিম্নলিখিত তুলনা সারণীটি আঁকা যেতে পারে, চিত্র 1 দেখুন।

2. অ্যাপ্লিকেশন বিশ্লেষণ

ফিল্টার হিসাবে DC-Link ক্যাপাসিটারগুলির জন্য উচ্চ কারেন্ট এবং উচ্চ ক্ষমতার ডিজাইনের প্রয়োজন হয়।একটি উদাহরণ হল একটি নতুন শক্তির গাড়ির প্রধান মোটর ড্রাইভ সিস্টেম যেমন Fig.3 এ উল্লেখ করা হয়েছে।এই অ্যাপ্লিকেশনে ক্যাপাসিটর একটি ডিকপলিং ভূমিকা পালন করে এবং সার্কিটে একটি উচ্চ অপারেটিং কারেন্ট রয়েছে।ফিল্ম DC-Link ক্যাপাসিটরের বড় অপারেটিং স্রোত (Irms) সহ্য করতে সক্ষম হওয়ার সুবিধা রয়েছে।উদাহরণ হিসাবে 50~60kW নতুন শক্তির গাড়ির পরামিতিগুলি নিন, পরামিতিগুলি নিম্নরূপ: অপারেটিং ভোল্টেজ 330 Vdc, রিপল ভোল্টেজ 10Vrms, রিপল কারেন্ট 150Arms@10KHz।

তারপর সর্বনিম্ন বৈদ্যুতিক ক্ষমতা হিসাবে গণনা করা হয়:

ফিল্ম ক্যাপাসিটর ডিজাইনের জন্য এটি বাস্তবায়নের জন্য সহজ।ধরে নিই যে ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর ব্যবহার করা হয়, যদি 20mA/μF বিবেচনা করা হয়, ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলির ন্যূনতম ক্যাপাসিট্যান্স নিম্নলিখিত পরামিতিগুলি পূরণ করার জন্য গণনা করা হয়:

এই ক্যাপাসিট্যান্স পাওয়ার জন্য সমান্তরালভাবে সংযুক্ত একাধিক ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার প্রয়োজন।

ওভার-ভোল্টেজ অ্যাপ্লিকেশনে, যেমন লাইট রেল, ইলেকট্রিক বাস, পাতাল রেল ইত্যাদি। এই শক্তিগুলি প্যান্টোগ্রাফের মাধ্যমে লোকোমোটিভ প্যান্টোগ্রাফের সাথে সংযুক্ত থাকার কথা বিবেচনা করে, পরিবহন ভ্রমণের সময় প্যান্টোগ্রাফ এবং প্যান্টোগ্রাফের মধ্যে যোগাযোগ বিরতিহীন হয়।যখন দুটি যোগাযোগে থাকে না, তখন পাওয়ার সাপ্লাই DC-L কালি ক্যাপাসিটর দ্বারা সমর্থিত হয় এবং যখন যোগাযোগ পুনরুদ্ধার করা হয়, তখন ওভার-ভোল্টেজ তৈরি হয়।সবচেয়ে খারাপ ক্ষেত্রে ডিসি-লিংক ক্যাপাসিটর দ্বারা একটি সম্পূর্ণ স্রাব যখন সংযোগ বিচ্ছিন্ন হয়, যেখানে ডিসচার্জ ভোল্টেজ প্যান্টোগ্রাফ ভোল্টেজের সমান, এবং যখন যোগাযোগ পুনরুদ্ধার করা হয়, ফলে ওভার-ভোল্টেজ রেট করা অপারেটিং ইউনের প্রায় দ্বিগুণ।ফিল্ম ক্যাপাসিটরের জন্য ডিসি-লিঙ্ক ক্যাপাসিটর অতিরিক্ত বিবেচনা ছাড়াই পরিচালনা করা যেতে পারে।যদি ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার ব্যবহার করা হয়, ওভার-ভোল্টেজ হয় 1.2Un।একটি উদাহরণ হিসাবে সাংহাই মেট্রো নিন।Un=1500Vdc, ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের জন্য ভোল্টেজ বিবেচনা করার জন্য হল:

তারপর ছয়টি 450V ক্যাপাসিটর সিরিজে সংযুক্ত করতে হবে।যদি ফিল্ম ক্যাপাসিটর ডিজাইন ব্যবহার করা হয় 600Vdc থেকে 2000Vdc বা এমনকি 3000Vdc সহজেই অর্জন করা যায়।উপরন্তু, ক্যাপাসিটর সম্পূর্ণরূপে ডিসচার্জ করার ক্ষেত্রে শক্তি দুটি ইলেক্ট্রোডের মধ্যে একটি শর্ট সার্কিট ডিসচার্জ গঠন করে, যা DC-Link ক্যাপাসিটরের মাধ্যমে একটি বড় ইনরাশ কারেন্ট তৈরি করে, যা সাধারণত ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলির প্রয়োজনীয়তা পূরণের জন্য আলাদা।

উপরন্তু, ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটারের তুলনায় ডিসি-লিঙ্ক ফিল্ম ক্যাপাসিটারগুলি খুব কম ESR (সাধারণত 10mΩ এর নিচে এবং এমনকি <1mΩ কম) এবং সেলফ-ইনডাক্টেন্স LS (সাধারণত 100nH এর নিচে এবং কিছু ক্ষেত্রে 10 বা 20nH এর নিচে) অর্জনের জন্য ডিজাইন করা যেতে পারে। .এটি DC-Link ফিল্ম ক্যাপাসিটরকে সরাসরি IGBT মডিউলে ইনস্টল করার অনুমতি দেয় যখন প্রয়োগ করা হয়, বাস বারকে DC-Link ফিল্ম ক্যাপাসিটরের সাথে একত্রিত করার অনুমতি দেয়, এইভাবে ফিল্ম ক্যাপাসিটর ব্যবহার করার সময় একটি ডেডিকেটেড IGBT শোষক ক্যাপাসিটরের প্রয়োজনীয়তা দূর করে, সংরক্ষণ করে। ডিজাইনার অর্থ একটি উল্লেখযোগ্য পরিমাণ.চিত্র 2.এবং 3 কিছু C3A এবং C3B পণ্যের প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্য দেখায়।

3. উপসংহার

প্রারম্ভিক দিনগুলিতে, DC-Link ক্যাপাসিটারগুলি বেশিরভাগই ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার ছিল খরচ এবং আকার বিবেচনার কারণে।

যাইহোক, ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরগুলি ভোল্টেজ এবং কারেন্ট সহ্য করার ক্ষমতা দ্বারা প্রভাবিত হয় (ফিল্ম ক্যাপাসিটরের তুলনায় অনেক বেশি ESR), তাই বৃহৎ ক্ষমতা প্রাপ্ত করার জন্য এবং উচ্চ ভোল্টেজ ব্যবহারের প্রয়োজনীয়তা মেটাতে সিরিজ এবং সমান্তরালে বেশ কয়েকটি ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটার সংযুক্ত করা প্রয়োজন।উপরন্তু, ইলেক্ট্রোলাইট উপাদানের উদ্বায়ীকরণ বিবেচনা করে, এটি নিয়মিত প্রতিস্থাপন করা উচিত।নতুন শক্তি প্রয়োগের জন্য সাধারণত 15 বছরের পণ্যের আয়ু প্রয়োজন, তাই এই সময়ের মধ্যে এটি 2 থেকে 3 বার প্রতিস্থাপন করতে হবে।অতএব, পুরো মেশিনের বিক্রয়োত্তর পরিষেবাতে যথেষ্ট খরচ এবং অসুবিধা রয়েছে।মেটালাইজেশন লেপ প্রযুক্তি এবং ফিল্ম ক্যাপাসিটর প্রযুক্তির বিকাশের সাথে, অতি-পাতলা OPP ফিল্ম (সবচেয়ে পাতলা 2.7µm, এমনকি 2.4µm) ব্যবহার করে 450V থেকে 1200V পর্যন্ত ভোল্টেজ সহ উচ্চ-ক্ষমতা সম্পন্ন ডিসি ফিল্টার ক্যাপাসিটর তৈরি করা সম্ভব হয়েছে। নিরাপত্তা ফিল্ম বাষ্পীকরণ প্রযুক্তি।অন্যদিকে, বাস বারের সাথে DC-Link ক্যাপাসিটরগুলির একত্রীকরণ বৈদ্যুতিন সংকেতের মেরু বদল মডিউল ডিজাইনকে আরও কমপ্যাক্ট করে তোলে এবং সার্কিটটিকে অপ্টিমাইজ করার জন্য সার্কিটের বিপথগামী আবেশকে ব্যাপকভাবে হ্রাস করে।