اس ہفتے ہم پچھلے ہفتے کے مضمون کے ساتھ جاری رکھیں گے۔

1.2 الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز

الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز میں استعمال ہونے والا ڈائی الیکٹرک ایلومینیم آکسائیڈ ہے جو ایلومینیم کے سنکنرن سے بنتا ہے، جس کا ڈائی الیکٹرک مستقل 8 سے 8.5 ہوتا ہے اور تقریباً 0.07V/A (1µm=10000A) کی ورکنگ ڈائی الیکٹرک طاقت ہوتی ہے۔تاہم، اتنی موٹائی حاصل کرنا ممکن نہیں ہے۔ایلومینیم کی پرت کی موٹائی الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز کی صلاحیت کے عنصر (مخصوص اہلیت) کو کم کر دیتی ہے کیونکہ اچھی توانائی ذخیرہ کرنے کی خصوصیات حاصل کرنے کے لیے ایلومینیم کے ورق کو ایلومینیم آکسائیڈ فلم بنانے کے لیے کھینچنا پڑتا ہے، اور سطح بہت سی ناہموار سطحیں بنائے گی۔دوسری طرف، الیکٹرولائٹ کی مزاحمت کم وولٹیج کے لیے 150Ωcm اور ہائی وولٹیج (500V) کے لیے 5kΩcm ہے۔الیکٹرولائٹ کی اعلی مزاحمتی صلاحیت RMS کرنٹ کو محدود کرتی ہے جسے الیکٹرولائٹک کپیسیٹر برداشت کر سکتا ہے، عام طور پر 20mA/µF تک۔

ان وجوہات کی بناء پر الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز 450V عام کے زیادہ سے زیادہ وولٹیج کے لیے ڈیزائن کیے گئے ہیں (کچھ انفرادی مینوفیکچررز 600V کے لیے ڈیزائن کرتے ہیں)۔لہذا، زیادہ وولٹیج حاصل کرنے کے لیے ضروری ہے کہ انہیں سیریز میں کیپسیٹرز کو جوڑ کر حاصل کیا جائے۔تاہم، ہر ایک الیکٹرولائٹک کپیسیٹر کی موصلیت کی مزاحمت میں فرق کی وجہ سے، ہر ایک کیپسیٹر کے ساتھ ایک ریزسٹر منسلک ہونا ضروری ہے تاکہ ہر سیریز سے منسلک کپیسیٹر کے وولٹیج کو متوازن کیا جا سکے۔اس کے علاوہ، الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز پولرائزڈ ڈیوائسز ہوتے ہیں، اور جب لاگو ریورس وولٹیج 1.5 گنا Un سے تجاوز کر جاتا ہے تو الیکٹرو کیمک رد عمل ہوتا ہے۔جب لاگو ریورس وولٹیج کافی لمبا ہو جائے گا، تو کپیسیٹر باہر نکل جائے گا۔اس رجحان سے بچنے کے لیے، ایک ڈایڈڈ کو ہر ایک کیپسیٹر کے ساتھ جوڑا جانا چاہیے جب اسے استعمال کیا جائے۔اس کے علاوہ، الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز کی وولٹیج بڑھنے کی مزاحمت عام طور پر 1.15 گنا Un ہے، اور اچھے والے 1.2 گنا Un تک پہنچ سکتے ہیں۔لہذا ڈیزائنرز کو ان کا استعمال کرتے وقت نہ صرف مستحکم حالت میں کام کرنے والے وولٹیج پر غور کرنا چاہیے بلکہ سرج وولٹیج پر بھی غور کرنا چاہیے۔خلاصہ طور پر، فلم کیپسیٹرز اور الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز کے درمیان مندرجہ ذیل موازنہ کی میز تیار کی جا سکتی ہے، تصویر 1 دیکھیں۔

2. درخواست کا تجزیہ

فلٹر کے طور پر DC-Link capacitors کو اعلی کرنٹ اور اعلی صلاحیت والے ڈیزائن کی ضرورت ہوتی ہے۔ایک مثال نئی توانائی والی گاڑی کا مرکزی موٹر ڈرائیو سسٹم ہے جیسا کہ تصویر 3 میں بتایا گیا ہے۔اس ایپلی کیشن میں کپیسیٹر ڈیکپلنگ کا کردار ادا کرتا ہے اور سرکٹ میں اعلی آپریٹنگ کرنٹ ہوتا ہے۔فلم DC-Link capacitor میں یہ فائدہ ہے کہ وہ بڑے آپریٹنگ کرنٹ (Irms) کو برداشت کرنے کے قابل ہے۔مثال کے طور پر 50~60kW نئی انرجی گاڑی کے پیرامیٹرز کو لیں، پیرامیٹرز درج ذیل ہیں: آپریٹنگ وولٹیج 330 Vdc، ریپل وولٹیج 10Vrms، ریپل کرنٹ 150Arms@10KHz۔

پھر کم از کم برقی صلاحیت کا حساب لگایا جاتا ہے:

یہ فلم کیپسیٹر ڈیزائن کے لیے لاگو کرنا آسان ہے۔یہ فرض کرتے ہوئے کہ الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز استعمال کیے جاتے ہیں، اگر 20mA/μF پر غور کیا جائے تو، مندرجہ بالا پیرامیٹرز کو پورا کرنے کے لیے الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز کی کم از کم گنجائش کا حساب کیا جاتا ہے:

اس کیپیسیٹینس کو حاصل کرنے کے لیے متوازی طور پر متعدد الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز کی ضرورت ہوتی ہے۔

اوور وولٹیج ایپلی کیشنز میں، جیسے لائٹ ریل، الیکٹرک بس، سب وے، وغیرہ۔ اس بات پر غور کرتے ہوئے کہ یہ طاقتیں پینٹوگراف کے ذریعے لوکوموٹو پینٹوگراف سے جڑی ہوئی ہیں، نقل و حمل کے سفر کے دوران پینٹوگراف اور پینٹوگراف کے درمیان رابطہ وقفے وقفے سے ہوتا ہے۔جب دونوں آپس میں رابطے میں نہیں ہوتے ہیں، تو بجلی کی فراہمی DC-L انک کیپسیٹر کے ذریعے سپورٹ کی جاتی ہے، اور جب رابطہ بحال ہوتا ہے تو اوور وولٹیج پیدا ہوتا ہے۔سب سے خراب صورت DC-Link capacitor کے ذریعے مکمل ڈسچارج ہے جب منقطع ہو جائے، جہاں ڈسچارج وولٹیج پینٹوگراف وولٹیج کے برابر ہوتا ہے، اور جب رابطہ بحال ہو جاتا ہے، نتیجے میں اوور وولٹیج ریٹیڈ آپریٹنگ Un سے تقریباً دو گنا ہوتا ہے۔فلم کیپسیٹرز کے لیے DC-Link capacitor کو اضافی غور کیے بغیر ہینڈل کیا جا سکتا ہے۔اگر الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز استعمال کیے جائیں تو اوور وولٹیج 1.2Un ہے۔شنگھائی میٹرو کی مثال لیں۔Un=1500Vdc، الیکٹرولائٹک کیپسیٹر کے لیے وولٹیج پر غور کرنا ہے:

پھر چھ 450V کیپسیٹرز کو سیریز میں جوڑا جانا ہے۔اگر فلم کیپیسیٹر کا ڈیزائن 600Vdc سے 2000Vdc میں استعمال کیا جاتا ہے یا یہاں تک کہ 3000Vdc آسانی سے حاصل کیا جاتا ہے۔اس کے علاوہ، کیپسیٹر کو مکمل طور پر خارج کرنے کی صورت میں توانائی دو الیکٹروڈز کے درمیان ایک شارٹ سرکٹ ڈسچارج بناتی ہے، جس سے DC-Link capacitor کے ذریعے ایک بڑا انرش کرنٹ پیدا ہوتا ہے، جو عام طور پر الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے مختلف ہوتا ہے۔

اس کے علاوہ، الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز کے مقابلے DC-Link فلم capacitors کو بہت کم ESR حاصل کرنے کے لیے ڈیزائن کیا جا سکتا ہے (عام طور پر 10mΩ سے نیچے، اور اس سے بھی کم <1mΩ) اور سیلف انڈکٹنس LS (عام طور پر 100nH سے نیچے، اور کچھ معاملات میں 10 یا 20nH سے نیچے) .یہ DC-Link فلم کیپیسیٹر کو لاگو ہونے پر براہ راست IGBT ماڈیول میں انسٹال کرنے کی اجازت دیتا ہے، جس سے بس بار کو DC-Link فلم کیپیسیٹر میں ضم کیا جا سکتا ہے، اس طرح فلم کیپسیٹرز کا استعمال کرتے وقت ایک وقف IGBT جذب کرنے والے کپیسیٹر کی ضرورت ختم ہو جاتی ہے، بچت ہوتی ہے۔ ڈیزائنر پیسے کی ایک اہم رقم.تصویر 2۔اور 3 کچھ C3A اور C3B پروڈکٹس کی تکنیکی خصوصیات دکھاتے ہیں۔

3. نتیجہ

ابتدائی دنوں میں، DC-Link capacitors لاگت اور سائز کے لحاظ سے زیادہ تر الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز تھے۔

تاہم، الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز وولٹیج اور کرنٹ برداشت کرنے کی صلاحیت (فلم کیپسیٹرز کے مقابلے میں بہت زیادہ ESR) سے متاثر ہوتے ہیں، اس لیے بڑی صلاحیت حاصل کرنے اور ہائی وولٹیج کے استعمال کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے کئی الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز کو سیریز اور متوازی طور پر جوڑنا ضروری ہے۔اس کے علاوہ، الیکٹرولائٹ مواد کے اتار چڑھاؤ پر غور کرتے ہوئے، اسے باقاعدگی سے تبدیل کیا جانا چاہیے۔نئی توانائی کی ایپلی کیشنز کو عام طور پر 15 سال کی مصنوعات کی زندگی کی ضرورت ہوتی ہے، لہذا اس مدت کے دوران اسے 2 سے 3 بار تبدیل کرنا ضروری ہے.لہذا، پوری مشین کی فروخت کے بعد کی خدمت میں کافی قیمت اور تکلیف ہے۔میٹالائزیشن کوٹنگ ٹیکنالوجی اور فلم کیپیسیٹر ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، انتہائی پتلی OPP فلم (سب سے پتلی 2.7µm، یہاں تک کہ 2.4µm) کے ساتھ 450V سے 1200V تک یا اس سے بھی زیادہ وولٹیج کے ساتھ اعلیٰ صلاحیت والے DC فلٹر کیپسیٹرز تیار کرنا ممکن ہو گیا ہے۔ حفاظتی فلم بخارات کی ٹیکنالوجی۔دوسری طرف، بس بار کے ساتھ DC-Link capacitors کا انضمام انورٹر ماڈیول ڈیزائن کو زیادہ کمپیکٹ بناتا ہے اور سرکٹ کو بہتر بنانے کے لیے سرکٹ کی گمراہ کن انڈکٹنس کو بہت حد تک کم کرتا ہے۔