В качестве составных элементов фильтров в преобразовательных устройствах используются высоковольтные электролитические конденсаторы, среди которых выделяется отечественный алюминиевый конденсатор К50-77.
В преобразовательной технике разработчики применяют последовательное (при недостаточном рабочем напряжении конденсатора), параллельное (для набора необходимой емкости) или последовательно-параллельное соединение конденсаторов. Применение конденсаторов с большей емкостью в одном корпусе позволяет составлять батареи из меньшего числа конденсаторов и сократить количество дополнительных выравнивающих резисторов, дросселей и т.п. Таким образом достигается оптимальное схемное решение, уменьшаются масса и габариты, повышается надежность преобразовательных устройств, и в результате снижается конечная стоимость изделий.
Таблица 1
| Uном, В | Сном, мкФ | Тангенс угла потерь, %, не более | Полное сопротивление Z, Ом (25°С, 10 кГц) | Ток пульсаций IR, А | D, мм | Н, мм | А±0,15, мм | Масса, г, не более | |
| 85°С, 50 Гц | 85°С, 100 Гц | ||||||||
| 40 | 33000 | 35 | 0,02 | 9,8 | 12,25 | 50 | 66 | 22 | 230 |
| 63 | 15000 | 20 | 0,02 | 7,3 | 9,13 | 66 | 230 | ||
| 250 | 1000 | 15 | 0,11 | 3 | 3,75 | 66 | 230 | ||
| 16 | 100000 | 60 | 0,015 | 8,8 | 11 | 84 | 300 | ||
| 25 | 100000 | 40 | 0,015 | 12 | 15 | 100 | 320 | ||
| 100 | 15000 | 15 | 0,025 | 9,2 | 11,5 | 110 | 350 | ||
| 160 | 4700 | 15 | 0,04 | 4 | 5 | 110 | 350 | ||
| 400 | 1000 | 15 | 0,11 | 3,57 | 4,46 | 65 | 70 | 28,5 | 380 |
| 400 | 1500 | 15 | 0,11 | 4,8 | 6 | 110 | 600 | ||
| 400 | 2200 | 15 | 0,05 | 6,65 | 8,2 | 110 | 600 | ||
| 250 | 4700 | 15 | 0,04 | 8,8 | 11 | 140 | 800 | ||
| 400 | 3300 | 15 | 0,04 | 7,7 | 9,6 | 140 | 800 | ||
| 450 | 1500 | 15 | 0,07 | 6 | 7,5 | 140 | 800 | ||
Сегодня рынок электронных компонентов силовой электроники предлагает алюминиевые электролитические конденсаторы как зарубежного, так и отечественного производства. Первым в серии российских высоковольтных алюминиевых конденсаторов стал конденсатор К50-77, предназначенный для накопления и хранения энергии, сглаживания пульсаций постоянного и переменного токов.
Рис. 1. Габаритные размеры конденсатора К50-77 (1-Изолирующий чехол; 2-Клапан, обеспечивающий взрывоустойчивость; 3-Перемычка для разряда.)
Конструктивно прибор выполнен в цилиндрическом алюминиевом корпусе с радиально расположенными винтовыми выводами (рис.1). Крепление на плату осуществляется с помощью хомутика или торцевого болта. Вариант конструкции конденсатора, предусматривающий крепление с помощью торцевого болта, предпочтителен для изделий, на которые воздействуют повышенные механические нагрузки, например преобразователей для железнодорожного транспорта.
Рабочее напряжение конденсатора от 16 до 450 В; номинальная емкость от 1000 до 100 000 мкФ; интервал рабочих температур от -40 до 85°С; большая величина заряда; высокий уровень допустимых пульсаций тока и напряжения на единицу объема. Основные параметры конденсатора приведены в табл.1.
Таблица 2
| T, °C | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 | 90 | 95 | 100 | 105 |
| Kt | 1,8 | 1,7 | 1,6 | 1,5 | 1,4 | 1,3 | 1,2 | 1,1 | 1,05 | 1 | 0,9 | 0,8 | 0,7 | 0,6 |
Рис. 2 Зависимость емкости от температуры для кондесатора номиналом 3300 мкФ и 400 В
Допустимые значения пульсирующего тока определяются по формуле IRO= IR·Kt·Kf, где Kt- коэффициент коррекции пульсирующего тока относительно значения IR в зависимости от действующей температуры (табл.2), a Kf- коэффициент коррекции пульсирующего тока относительно значения IR в зависимости от частоты (табл.3).
Таблица 3
| f, Гц | 50 | 100 | 300 | 1000 | >10000 |
| Кt | 1 | 1,25 | 1,44 | 1,5 | 1,63 |
Рис. 3. Зависимость полного и внутреннего сопротивления от температуры для конденсатора номиналом 3300 мкФ и 400 В
Наработка конденсаторов зависит от температуры окружающей среды То и коэффициента пульсации тока, равного К= I/IR (табл.4).
Таблица 4
| T0, °C | Наработка | |||||||
| К=О | К-0,6 | К=0,8 | К=1,0 | K=1,2 | К=1,4 | К=1,6 | К=1,8 | |
| 40 | 110 | 81,3 | 67,2 | 46,3 | 30,1 | 17,7 | 9,7 | 5,3 |
| 45 | 82,5 | 60,5 | 50 | 34,5 | 22,4 | 13,2 | 7,25 | 4 |
| 50 | 61,8 | 45,4 | 37,5 | 25,8 | 16,8 | 9,9 | 5,4 | 2,95 |
| 55 | 45 | 33 | 27,3 | 18,8 | 12,2 | 7,2 | 3,9 | 2,11 |
| 60 | 34,9 | 25,6 | 21,2 | 14,6 | 9,4 | 5,5 | 3,1 | 1,75 |
| 65 | 26 | 19,1 | 15,8 | 10,9 | 7,07 | 4,2 | 2,3 | 1,26 |
| 70 | 19,6 | 14,4 | 11,9 | 8,2 | 5,3 | 3,1 | 1,7 | 0,93 |
| 75 | 13,1 | 10,8 | 8,9 | 6,1 | 3,9 | 2,3 | 1,3 | 0,73 |
| 80 | 9,9 | 7,9 | 6,6 | 4,6 | 2,9 | 1,7 | 0,9 | 0,48 |
| 85 | 8,25 | 6 | 5 | 3,5 | 2,2 | 1,3 | 0,7 | 0,38 |
Рис. 4. Зависимость полного и внутреннего сопротивлений от частоты при Т = 22-25 °С
Ряд технических характеристик представлен на рис.2-4. В настоящее время ведутся работы по улучшению технических параметров, увеличению допустимых пульсирующих токов, расширению шкалы номиналов, снижению габаритных размеров конденсатора. В связи с перспективностью направления создания энергосберегающих устройств конденсатор К50-77 востребован на рынке и позволяет удовлетворить запросы различных групп потребителей.