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Vorteile von Polypropylen-Film-Kondensatoren gegenüber Elektrolyt-Kondensatoren

Elektrolyt-Kondensatoren sind bewährt und vielerorts im Einsatz. Bei Wechselrichtern können sie aber durch Polypropylen-Film-Kondensatoren ersetzt werden, was Vorteile im Bezug auf die Anzahl Einheiten, Lebensdauer und Gesamtkosten mit sich bringt.

Anforderungen an Zwischenkreis-Kondensatoren in Wechselrichter-Anwendungen

in typischer Industrie-Wechselrichter basiert normalerweise auf zwei Grundelementen:

  1. Einer AC/DC-Sektion, in welcher die mehrheitlich dreiphasige Netz-Wechselspannung mit einer fixen Frequenz (50/60 Hz) mittels Gleichrichtung in eine Gleichspannung umgewandelt wird.
  2. Einer DC/AC-Sektion, in welcher die Gleichspannung wieder in Wechselspannung mit variabler Frequenz (für Motor-Antriebe) oder fixierter Frequenz (für Generatoren oder USV-Anwendungen) umgewandelt wird.

Diese beiden Sektionen sind mittels eines Zwischenkreises (DC-BUS) verbunden. Er benötigt zum einwandfreien und störungsfreien Betrieb geeignete Kondensatoren, oft als DC-Link- oder einfach Zwischenkreis-Kondensatoren benannt. Diese Kondensatoren werden zur Zwischenspeicherung der elektrischen Energie und zur Filterung von hochfrequenten Anteilen genutzt. Die hauptsächlichen Anforderungen an solche Zwischenkreis-Kondensatoren sind:

  • Hochstromfestigkeit bei Frequenzen über 1 kHz
  • Hohe Energiedichte (Joule/dm3)

Elektrolyt-Kondensatoren sind nur auf den ersten Blick ideal

Oftmals werden mehrere Kondensatorenbänke mit Elektrolyt-Kondensatoren für diese Anwendung eingesetzt. Abgesehen vom Vorzug, relativ grosse Kapazitätswerte pro Becher aufzuweisen, haben Elektrolyt-Kondensatoren folgende Limitationen:

  • Die maximale Arbeitsspannung über dem einzelnen Kondensator liegt bei maximal 450 bis 600 Volt.
  • Die Überstromfestigkeit von Elektrolyt-Kondensatoren ist begrenzt.
  • Der maximale Strom, speziell bei hohen Frequenzen, wird durch den hohen ESR (innerer Serien-Widerstand), eine Eigenheit der Elektrolyt-Kondensatoren, limitiert.
  • Die Lebensdauer von Elektrolyt-Kondensatoren liegt zwischen 2'000 und 100'000 Stunden, anhängig von der Umgebungstemperatur und der anliegenden Last.

Aus diesen Gründen werden Elektrolyt-Kondensatoren seriell/parallel zu Kondensator-Bänken zusammengeschaltet, um die verlangten Anforderungen, bezüglich Strom und Spannung zu erfüllen. Das Zusammenschalten stellt hohe Anforderungen an die Verbindungen, um die ohmschen und induktiven Nebenwerte nicht unnötig anwachsen zu lassen.

Film-Kondensatoren als Alternative

Polypropylen-Film-Kondensatoren sind in der Lage, diese Limitierungen zu überwinden. Unter Berücksichtigung, dass keine Elektrolyt-Kondensatoren für den Spannungsbereich oberhalb von 600 Volt verfügbar sind, wird die Verfügbarkeit einer Alternative umso interessanter, je höher über diesem Grenzwert die Anforderungen bezüglich Betriebsspannung liegen. Die Hauptargumente für den Einsatz von Polypropylen-Film-Kondensatoren sind:

  • Eine viel höhere Stromverfügbarkeit pro Kapazitätsäquivalent (A/µF) und dadurch die Möglichkeit, eine kleinere, einfachere und kompaktere Kondensatorbank aufzubauen.
  • Höhere maximale Betriebsspannung pro Einzelelement. Dadurch mehrheitlicher Wegfall der Notwendigkeit einer Serienschaltung.
  • Eine höhere Überspannungsfähigkeit, typisch bis zur doppelten Nennspannung.
  • Mehr als voraussichtliche 10 Jahre Lebenserwartung im empfohlenen Temperaturbereich von -20/+70 °C
  • Durch die Verwendung eines non-polaren Dielektrikums unproblematische Anschluss- und Verbindungstechnik.
  • Tiefe eigen Induktivität
  • Trockener, vergossener Aufbau.
  • Dadurch keine Auslaufgefahr.

Folien-Kondensatoren können die günstigeren Gesamtkosten aufweisen

Bei korrektem Betrieb können Elektrolyt-Kondensatoren durchaus eine Lebensdauer von 100'000 Stunden erreichen. Dabei gilt aber zu beachten, dass die Angaben der Hersteller zur Lebensdauer unter maximaler Ripple-Last und Spannung gemacht werden. Nur bei einer entsprechend niedrigeren Auslastung erhöht sich die Lebensdauer zusätzlich zur Arrehnius-Gleichung (pro 10 ° niedrigere Temperaturbeanspruchung verdoppelte Lebensdauer). In kleineren Wechselrichtern machen Elektrolyt-Kondensatoren durchaus Sinn. Je höher aber die Anforderungen in Bezug auf Strom, Spannung und Lebensdauer ist, desto eher sind Film-Kondensatoren die kostengünstigere und bessere Wahl.

Herstellerneutrale Beratung im vielfältigen Angebot

Für beide Kondensator-Typen (Elektrolyt und Film) steht auf dem Markt eine ganze Reihe an Produkten zur Verfügung. Wir führen qualitativ hochwertige Elektrolyt-Kondensatoren von CapXon und Kendeil sowie Film-Kondensatoren der Hersteller ICAR und ICEL. Wir unterstützen Ihre Entwicklung gerne mit neutraler Beratung.

Mehr Informationen, Datenblätter und PDF-Kataloge zum Download finden Sie unter Elkos, Elkos Long Life und Zwischenkreis-Kondensatoren.

Aktuell 01//15

Aktuell 01//15: Alle Neuheiten und die bewährten Klassiker vereint

Übersichtlich sind im neuen Aktuell 01//15 alle Neuheiten, Informationen aus unserem Unternehmen und unser aktuelles Sortiment zu finden.

Zwei Hersteller mit IRIS Zertifizierung

TECHSEM und ICAR zertifiziert.

IRIS Logo

Neu ist der Hersteller von Leistungs-Halbleitern, TECHSEM, IRIS-zertifiziert. Das wichtige Zertifikat für Bahn-Zulieferer erweitert die Qualitätsnorm ISO9001 um bahnspezifische Anforderungen und ist international anerkannt. In unserem Portfolio ist ICAR, Hersteller von Kondensatoren, ebenfalls IRIS-zertifiziert.

Über TECHSEM

TECHSEM wurde 1966 gegründet und hat eine lange Erfahrung in der Herstellung von Leistungs-Halbleitern. Der komplette Fertigungsprozess vom Wafer bis zum fertigen Halbleiter und somit die gesamte Wertschöpfung liegt in den Händen von TECHSEM. Das Fachwissen und die interne Prozesskontrolle garantieren hohe Qualität; international zertifiziert durch ISO 9001, ISO 14001 und OHSAS 18001. Die Firma ist Marktführer in China und produziert jährlich mehr als 2 Millionen Halbleiter.

Über ICAR

ICAR wurde 1946 gegründet und hat eine lange Erfahrung in der Herstellung von Film-Kondensatoren. ICAR metallisiert die Polypropylenfolie für die Kondensatorenfertigung selbst. Insgesamt umfasst die ICAR Gruppe sechs Fertigungswerke in Europa. Eine hohe Qualität ist international zertifiziert durch ISO 9001.

ICAR: Motor-Kondensatoren Serien A /MLR25PRB werden eingestellt!

Motor-Kondensatoren-Serien MLR25A und MLR25PRB werden nicht mehr produziert.

Auslaufen der Produktion

Produktionseinstellung: MLR25A und MLR25PRB

Die Motor-Kondensatoren der Serien MLR25A, im Alu-Gehäuse, und MLR25PRB, im Kunststoff-Gehäuse, werden gestrichen. Als Ersatz werden die Serien MLR25U mit Alu-Gehäuse oder MLR25PRA / WB40, mit Kunststoff-Gehäuse empfohlen.

Die Serien können noch bis Oktober 2015 bestellt werden. Ein aktualisierter Katalog der Motor-Kondensatoren folgt in Kürze.

KENDEIL: Neuer innovativer Kondensator

Konzept eines modularen Elektrolyt-Kondensators für direkten 3-Level-IGBT Anschluss

Kendeil: Konzept eines modularen Elektrolyt-Kondensators

Das, an der Electronica in München präsentierte Konzept, eines modularen Elektrolyt-Kondensators zeigt grosse Fortschritte gegenüber Standard-Elkos in Bezug auf Spannung und Rippel-Strom.

Die neu konzipierten Serien K1M und K2M besitzen, in Bezug zu standardmässig montierten Elektrolyt-Kondensatoren (Snap-In oder Schraubanschluss), eine massiv höhere Belastbarkeit (+40%) durch Rippel-Ströme bei gleichzeitig reduziertem Volumen (-50%). Die Konzept-Kondensatoren repräsentieren die Spitze in Elektrolyt-Bauweise und heben die Leistung auf ein neues Niveau.

Die mit diesem innovativen Elektrolyt-Kondensator erreichten Ziele sind:

  1. Erweiterung der Betriebsspannung von maximal 600 V bei Standard Elektrolyt-Kondensatoren auf 700 bis 1200 Volt
  2. Belastbar mit maximal 250 Ampere Rippel-Strom um die für IGBT-Anwendungen typischen Werte zu erreichen
  3. Fortschrittliche Miniaturisierung; hohe Kapazitätsdichte (1700 - 8200 µF) bei kleinem Volumen (Abmessungen ohne Kühlkörper: 265 x 120 x 110 mm)
  4. Ein mechanisches Design, passend für Applikationen der Anwender

Applikationen: Entwickelt für professionelle Industrie-Anwendungen, Schaltnetzteile, Konverter mit hohen Rippel-Strömen und Motor-/Antriebs-Anwendungen.

Elektrische Merkmale: Elektrisches Design optimiert für 3-Level-IGBT’s, hohe Rippel-Strom-Belastungen und einen tiefen äquivalenten Serien-Widerstand (ESR).

Mechanische Merkmale: Stossfester Elektrolyt-Kondensator in Aluminiumbox. Optimiert für den einfachen Einsatz bei modularer Bauweise. Anschlüsse geeignet für direkte IGBT-Modul- oder Sammelschienen-Konnektierung. Für Luft- oder Flüssigkeits-Kühlung anpassbare Kühlkörper.

Der Start der Serienfertigung ist im 1. Quartal 2015 geplant. Mehr Details und Muster in Kürze verfügbar. Datenblätter der neuen Kondensatoren oder der KENDEIL-Gesamt-Katalog können kostenlos bei uns angefordert sowie als PDF-Version hier direkt heruntergeladen werden.

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Am Telefon für Sie:

Gregor Ambühl Trudy Dürst
Gregor Ambühl Trudy Dürst