Спасибо за интерес, проявленный к нашей Компании
Отправить другу

НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?
Напишите:
mail@nucon.ru, sale@nucon.ru
или заполните простую форму

Пленочные конденсаторы (от англ. «film capacitors») – сленговое название впечатляюще емкого сегмента конденсаторных устройств (capacitor unit) многослойной (Multi-Layer) конструкции, в который правомерно включать фольговые (metal-foil), металлизированные (с металлизированным диэлектриком - metallized dielectric), фольгово-металлизированные (комбинированные) конденсаторы на базе диэлектрика из бумаги и/или полимерной пленки, а также многослойные керамические конденсаторы (Multi-Layer Ceramic Capacitors - MLC) с толщиной слоя диэлектрика на уровне 0.5 мкм (0.0005 мм) и технологическим процессом производства, сходным с технологией изготовления конденсаторов с диэлектриком из бумаги/полимерной пленки (Multilayer-film technology).

Рис. (нажмите, чтобы увеличить) Технологии изготовления многослойных пленочных конденсаторов с диэлектриком из полимерной пленки (слева) и керамической фольги (ceramic foil – в центре) и многослойный керамический конденсатор (справа)

В сравнении с типовыми электролитическими конденсаторами (Aluminum Electrolytic Capacitors – AlEC) многослойные пленочные конденсаторы с диэлектриком полимерной пленкой (Multi-Layer Polymer Capacitors – MLPC) и диэлектриком из керамической (SiO2) пленки (фольги) (Multi-Layer Ceramic Capacitors – MLCС) имеют ряд преимуществ.

Так, при достаточно большой емкости, плотности энергии и низкой себестоимости (см. рис. выше) Aluminum Electrolytic Capacitors имеют самое низкое эквивалентное последовательное сопротивление ESR, коэффициент рассеяния (Dissipation factor – DF), большие потери активной мощности и низкую надежность. В то же время Multi-Layer Ceramic Capacitors характеризуются высокими рабочими температурами (до 200°C), широкой амплитудой частот, небольшим размером, но очень дорогие и чувствительны к механическим нагрузкам, в том числе возникающим из-за температурных напряжений. Многослойные пленочные конденсаторы с диэлектриком полимерной пленкой характеризуются сбалансированными рабочими характеристиками при работе в сетях высокого (выше 500 В) напряжения, оптимальной стоимостью, емкостью, ESR, надежностью, но несколько ограничены в применении из-за невысоких рабочих температур (максимальная с диэлектриком из полиэтиленнафталата и полифениленсульфида 150°C, для полипропилена 105°C).

Таблица. Параметры и различия отказов электролитических, многослойных керамических и многослойных пленочных конденсаторов с диэлектриком из полимера.

Тип конденсатора Режим отказа Механизм отказа Параметры отказа
Aluminum Electrolytic Capacitors Разомкнутая цепь - Самовосстанавливающийся пробой диэлектрика;
- Разъединение соединения.
Vс, Ta, iс;
Вибрация
Короткое замыкание - Диэлектрический пробой окисного слоя Vс, Ta, iс;
Ta, iс
Критическое снижение параметров (C, ESR, tanδ, I(LC), Rp) - Парообразование электролита;
- Электрохимическая реакция (например, деградация слоя оксида).
Vс;
Multi-Layer Polymer Capacitors Разомкнутая цепь (типично) - Самовосстанавливающийся пробой диэлектрика;
- Температурная нестабильность диэлектрика;
- Деструкция электродного слоя из-за окисления.
Vс, Ta, dVC/dt
Та, Ic
Влажность
Короткое замыкание - Диэлектрический пробой пленки;
- Пробой диэлектрика сверхтоками;
- Абсорбция влаги диэлектриком.
Vс, Ta, dVC/dt
Та, Ic
Влажность
Критическое снижение параметров (C, ESR, tanδ, I(LC), Rp) - Диэлектрические потери. Vс, Ta, iс, влажность
Multi-Layer Ceramic Capacitors Короткое замыкание Диэлектрический пробой
Растрескивание
Vс, Ta, iс, вибрации
Критическое снижение параметров (C, ESR, tanδ, I(LC), Rp) Окисное миграция вакансий; диэлектрический пробой; деградация изоляции; микротрещины Vс, Ta, iс, вибрации

Формализация терминологии пленочных конденсаторов в отечественных стандартах.

Действующая редакция ГОСТ 21415-75 «Конденсаторы. Термины и определения» формализовала пленочные конденсаторы, как конденсаторную сборку из нескольких конденсаторов (или единичный конденсатор) в одном корпусе с диэлектриком из органической синтетической пленки (полистирола, фторопласта, полиэтилентерефталата, поликарбоната, полипропилена), что по факту было недостаточно информативно и не гармонично с международными техническими регламентами и стандартами. Первая и не вполне удачная попытка гармонизировать отечественную терминологию с международной была предпринята в ГОСТ Р МЭК 60252-1—2005 «конденсаторы для двигателей переменного тока», где в пп. 1.3.3 – 1.3.5 ввели термины/обозначения металлофольгового конденсатора (metal foil capacitor) с разделенными диэлектриком электродами из металлической фольги (или полосок), металлизированного конденсатора (metallized capacitor) с электродами в виде осажденного на диэлектрике металла и самовосстанавливающегося конденсатора (self-healing capacitor), электрические свойства которого после локального пробоя диэлектрика самостоятельно восстанавливаются.

Рис. Самовосстановление пленочного конденсатора с двухсторонней металлизацией диэлектрика, где: 1 – диэлектрик; 2 – диэлектрик с двухсторонним покрытием токопроводящим металлом; 3 – зона пробоя; 4 – «развязывающая» зона, заполненная расплавленным при коротком замыкании полимером.

Значительный шаг в формализации унифицированной международной терминологии в РФ был сделан Решением № 295 Коллегии Евразийской экономической комиссии (от 25.12.2012), утвердившим Программу по разработке (внесению изменений, пересмотру) межгосударственных стандартов, в результате применения которых на добровольной основе обеспечивается соблюдение требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования» (ТР ТС 004/2011), а также межгосударственных стандартов, содержащих правила и методы исследований (испытаний) и измерений, в том числе правила отбора образцов, необходимые для применения и исполнения требований технического регламента Таможенного союза «О безопасности низковольтного оборудования» (ТР ТС 004/2011) и осуществления оценки (подтверждения) соответствия продукции.

В выполнение этой программы Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии были разработаны и введены в действие гармонизированные с международными техническими регламентами стандарты:

  • ГОСТ IEC 61921-2013 «Конденсаторы силовые. Конденсаторные батареи для коррекции коэффициента мощности при низком напряжении»,
  • ГОСТ IEC 60931-1-2013 «Конденсаторы шунтирующие силовые несамовосстанавливающегося типа для систем переменного тока на номинальное напряжение до 1000 В включительно. Часть 1. Общие положения. Рабочие характеристики, испытания и номинальные параметры. Требования техники безопасности. Руководство по установке и эксплуатации»,
  • ГОСТ IEC 60931-3-2013 «Конденсаторы шунтирующие силовые несамовосстанавливающиеся для систем переменного тока с номинальным напряжением до 1000 В включительно. Част ь 3. Внутренние плавкие предохранители»,
  • ГОСТ IEC 60931-2-2013 «Конденсаторы шунтирующие силовые несамовосстанавливающиеся для систем с переменным током и номинальным напряжением до 1000 В включительно. Часть 2. Испытание на старение и испытание на разрушение»,
  • ГОСТ IEC 60110-1-2013 «Конденсаторы силовые для установок индукционного нагрева. Часть 1. Общие положения»,
  • ГОСТ IEC 60143-2-2013 «Конденсаторы, включаемые последовательно, для энергосистем. Часть 2. Аппаратура защиты для последовательно включаемых конденсаторных батарей»,
  • а также идентичный IEC 61071(2007) ГОСТ IEC 61071-2014 «Конденсаторы силовые электронные» (введен в действие с 01.01.2015 приказом N 640-ст Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии РФ), в котором формализованы ключевые параметры эксплуатационных свойств конденсаторов и даны определения:
    • конденсаторного элемента (capacitor element) – устройство из двух, разделенных диэлектриком электродов;
    • конденсаторного устройства (capacitor unit) – один или более конденсаторных элементов в одном общем контейнере (корпусе);
    • конденсаторной батареи (capacitor bank) – нескольких конденсаторных устройств, объединенных и соединенных для совместной работы;
    • конденсатора для силового электронного оборудования (capacitor for power electronics) – конденсаторного устройства для непрерывной работы на синусоидальном и несинусоидальном токе и напряжении;
    • конденсатора на металлической фольге (несамовосстанавливающийся) (metal-foil capacitor (non-self-healing)) – конденсаторного устройства с разделенными диэлектриком электродами из металлической фольги (или полосок);
    • самовосстанавливающегося конденсатора с металлизированным диэлектриком (self-healing metallized dielectric capacitor) – конденсаторного устройства, у которого по меньшей мере один электрод состоит из металлического напыления на диэлектрике;
      Важно: По факту действующий с 1 января 2015 года ГОСТ IEC 61071-2014 нивелировал термин «комбинированные» конденсаторы с электродами – слоями фольги и покрытием из токопроводящего металла на диэлектрике, и сегодня любой конденсатор такого типа, как и конденсатор с электродом только в виде металлического покрытия на диэлектрике является самовосстанавливающимся конденсатором (конденсаторным устройством) с металлизированным диэлектриком.
    • особой сегментной металлизированной конструкции (segmented metallization design) - с помещением слоя металла поверх диэлектрика в форме, позволяющей изолировать его небольшую часть в случае локального короткого замыкания/пробоя для восстановления полной работоспособности при крайне малой потере емкости;
    • особой бессегментной металлизированной конструкции (special unsegmented metallization design) - с помещением слоя металла поверх диэлектрика в форме, позволяющей сохранить самовосстанавливающиеся свойства при работе на напряжении и гарантирующая работоспособность при крайне малой потере емкости и т.д.

Справка: Согласно ГОСТ IEC 60252-1-2011: металлофольговый конденсатор (metal foil capacitor) имеет электроды из металлической фольги или полосок, разделенных диэлектриком; металлизированный конденсатор (metallized capacitor) имеет электроды - металл, осажденный на диэлектрике; самовосстанавливающийся конденсатор (self-healing capacitor) отличается быстрым и самостоятельным восстановлением электрических свойств после пробоя диэлектрика. Согласно ГОСТ IEC 61921-2013 конденсаторная батарея переменного тока (а.с. capacitor bank) - комбинация одной или более конденсаторных сборок шунтирующих конденсаторных устройств совместно с ассоциированными с ними коммутационными устройствами и оборудованием (контроля, измерения, сигнализации, защиты, регулировки и т. д.), полностью собранная под ответственность изготовителя со всеми внутренними электрическими и механическими коммутациями.

Важно: Согласно ГОСТ IEC 61921-2013 в маркировке конденсаторной батареи должны присутствовать: имя или торговая марка изготовителя; идентифицирующий номер или обозначение типа; дата изготовления в непосредственной или кодовой форме; значение номинальной реактивной мощности в киловарах (кВАр); значение номинального напряжения в вольтах (В); значение номинальной частоты в герцах (Гц); значения минимальной и максимальной окружающей температуры в градусах Цельсия (*С); данные о степени защиты; значение выдерживаемого усилия при коротком замыкании в амперах (А).

Фольговые и металлизированные конденсаторы с диэлектриком из бумаги и/или полимерной пленки.

Фольговые и металлизированные, в том числе фольгово-металлизированные (металлизированные согласно ГОСТ IEC 61071-2014) конденсаторы с диэлектриком из бумаги и/или полимерной пленки классифицируются по:

  • конструктивному исполнению (форм-фактору) на конденсаторы с SMD (Surface-mount - поверхностного монтажа), аксиальным (осевым), радиальным и индивидуальным (Customized) вводом/выводом контактов;
  • диэлектрику (согласно DIN 41 379 и семейства технических регламентов DIN IEC 60384) на типы, представленные в таблице ниже.

Таблица. Классификация типов фольговых и металлизированных конденсаторов с диэлектриком из бумаги и/или полимерной пленки по материалу диэлектрика.

Диэлектрик Международная аббревиатура диэлектрика (и торговая марка/бренд производителя пленки) Тип конденсатора по европейским техническим регламентам и DIN 41379
Фольговые (Folkos, foil) Металлизированные с электродом – покрытием на диэлектрике (Мetallized) Металлизированные с электродами – фольгой и покрытием на диэлектрике (Мetallized + metal foil)
Бумага (Papier) Р (F) МР нет
Полиэтилентерефталат, полиэстер (Polyethylenterephthalat, Polyester) PET (Hostaphan®, Mylar®) (F)KT MKT; MKS MFT
Полиэтиленнафталат (Polyethylennaphtalat) PEN (Kaladex®) (F)KN MKN Не формализовано
Полиэтиленсульфид (Polyphenylensulfid) PPS (Torelina®) (F)KI MKI Не формализовано
Полипропилен (Polypropylen) PP (Treofan®) (F)KP MKP MFP
Полистирол (Polystyrol) PS (Styroflex) KS Не формализовано
Ацетат целлюлозы (Celluloseacetat) CA (F)KU MKU Не формализовано
Поликарбонат (Polycarbonat) PC (Makrofol®) (F)KC MKC Не формализовано
Многослойные со смешанным (Misch-Dielektrika) диэлектриком (металлизированной бумагой и полимером) Р и РР (но в основном с полипропиленом) -- -- MKV (с металлизированной с двух сторон бумагой), MPK (с металлизированной с одной стороны бумагой)

Примечание: Иные обозначения типов пленочных конденсаторов не формализованы, некорректны и de jure не должны использоваться. Все металлизированные конденсаторы по умолчанию являются самовосстанавливающимися.

Таблица. Свойства диэлектриков пленочных конденсаторов.

Свойства Материал диэлектрика
PET PEN PPS PP
Диэлектрическая проницаемость при 1 кГц 3,3 3,0 3,0 2,2
Минимальная толщина пленки, мкм 0,7 0,9 1,2 3,0
Поглощение влаги, % низкое 0,4 0,05 <0,1
Электрическая прочность, В / мкм 580 500 470 650
Номинальное напряжение (для сети постоянного тока), В 50 ... 1000 16 ... 250 16 ... 100 40 ... 2000
Максимальный рабочий диапазон емкости 100 пФ ... 22 мкФ 100 пФ ... 1 мкФ 100 пФ ... 0.47мкФ 100 пФ ... 10 мкФ
Максимальная рабочая температура, ° C 125/150 150 150 105
Потери емкости (ΔC/C) в диапазоне температур, % ± 5 ± 5 ± 1,5 ± 2,5
Тангенс угла диэлектрических потерь (× 10 -4 ) при 1 кГц 50 ... 100 42 ... 80 2 ... 15 1 ... 5
при 10 кГц 110 ... 150 54 ... 150 2.5 ... 25 2 ... 8
на частоте 100 кГц 170 ... 300 120 ... 300 12 ... 60 2 ... 25
при 1 МГц 200 ... 350 - 18 ... 70 4 ... 40
Постоянная времени R Iso • C, сек при 25 ° C ≥ 10000 ≥ 10000 ≥ 10000 ≥ 100,000
при 85 ° C 1000 1000 1000 10000
Диэлектрическая абсорбция, % 0,2 ... 0,5 1 ... 1,2 0,05 ... 0,1 0,01 ... 0,1
Макс спец. емкость, нФ * В / мм³ 400 250 140 50

Все пленочные конденсаторы с полимерным диэлектриком в зависимости от форм-фактора выпускаются по двум разновидностям одной базовой MLP (Multilayer Polymer) технологии – Winding-film technology (намотка в рулон с последующей разрезкой рулона на отдельные части мерных длин) или Stacked-film technology (вырезка из рулона отдельных сегментов).

Рис. Производство пленочных конденсаторов с полимерным диэлектриком по Winding-film technology

Рис. (слева направо) Производство пленочных конденсаторов с полимерным диэлектриком по Stacked-film technology, формирование контактов вывода/ввода.

Пленочные конденсаторы производства завода "Нюкон"

Имея более чем 15 летний опыт производства конденсаторов по технологии сухой металлизированной пленки, компания Нюкон достигла выдающихся в Российской Федерации успехов в вопросе качества и надежности выпускаемой продукции. Для производства конденсаторов применяется только высокотехнологичное оборудование и качественные материалы, большая часть технологических операций производства автоматизирована.

Исходные материалы и сырье проходят процедуру входного контроля, а после завершения каждой технологической операции контроль на соответствие параметров полуфабрикатов или готовой продукции. Завершается производство финальным тестированием каждой единицы выпускаемой продукции в соответствии с положениями международных электротехнических стандартов на конденсаторы МЭК 60252, 60831, 61048, 61071, 61881.

Реализация данных мер позволяют конденсаторам компании "Нюкон" стоять в одном ряду с конденсаторами ведущих европейских производителей не уступая им по техническим параметрам и надежности, но существенно выигрывая в цене.


Продукция завода представлена обширной линейки серийно выпускаемой продукции всех типов конденсаторов:

  • светотехнические;
  • моторные;
  • конденсаторы коррекции коэффициента мощности;
  • конденсаторы силовой электроники.

При этом, компания "Нюкон", обладая собственным мощным проектным и конструкторским отделами, также выполняет проектирование и производство конденсаторов по индивидуальному техническому заданию Заказчика, и имеет возможность предоставить бесплатные образцы конденсаторов своим Партнерам для их испытаний в составе разрабатываемого Партнерами изделия.

За свою 15 летнюю историю компания "Нюкон" многократно и успешно участвовала в проектах по разработке и изготовлению конденсаторов специального применения.

НЕОБХОДИМА КОНСУЛЬТАЦИЯ?
Напишите:
mail@nucon.ru, sale@nucon.ru
или заполните простую форму

Возврат к списку