ଏହି ସପ୍ତାହରେ ଆମେ ଗତ ସପ୍ତାହର ଲେଖା ସହିତ ଜାରି ରଖିବୁ।

୧.୨ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟର

ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକରେ ବ୍ୟବହୃତ ଡାଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ହେଉଛି ଆଲୁମିନିୟମ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ଯାହା ଆଲୁମିନିୟମ୍ ର କ୍ଷୟ ଦ୍ୱାରା ଗଠିତ, ଯାହାର ଡାଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ସ୍ଥିରାଙ୍କ 8 ରୁ 8.5 ଏବଂ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଡାଇଲେକ୍ଟ୍ରିକ୍ ଶକ୍ତି ପ୍ରାୟ 0.07V/A (1µm=10000A) ହୋଇଥାଏ। ତଥାପି, ଏପରି ଘନତା ହାସଲ କରିବା ସମ୍ଭବ ନୁହେଁ। ଆଲୁମିନିୟମ୍ ସ୍ତରର ଘନତା ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକର କ୍ଷମତା କାରକ (ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟ କ୍ୟାପାସିଟନ୍ସ) ହ୍ରାସ କରେ କାରଣ ଭଲ ଶକ୍ତି ସଂରକ୍ଷଣ ଗୁଣ ପାଇବା ପାଇଁ ଆଲୁମିନିୟମ୍ ଫଏଲ୍ କୁ ଆଲୁମିନିୟମ୍ ଅକ୍ସାଇଡ୍ ଫିଲ୍ମ ଗଠନ କରିବା ପାଇଁ ଖୋଦନ କରିବାକୁ ପଡ଼ିଥାଏ, ଏବଂ ପୃଷ୍ଠ ଅନେକ ଅସମାନ ପୃଷ୍ଠ ଗଠନ କରିବ। ଅନ୍ୟପକ୍ଷରେ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ୍ ର ପ୍ରତିରୋଧକତା କମ୍ ଭୋଲଟେଜ୍ ପାଇଁ 150Ωcm ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ଭୋଲଟେଜ୍ (500V) ପାଇଁ 5kΩcm। ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ୍ ର ଉଚ୍ଚ ପ୍ରତିରୋଧକତା RMS କରେଣ୍ଟକୁ ସୀମିତ କରେ ଯାହାକୁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟର ସହ୍ୟ କରିପାରେ, ସାଧାରଣତଃ 20mA/µF।

ଏହି କାରଣଗୁଡ଼ିକ ପାଇଁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ସର୍ବାଧିକ ଭୋଲଟେଜ 450V ସାଧାରଣ (କିଛି ବ୍ୟକ୍ତିଗତ ନିର୍ମାତା 600V ପାଇଁ ଡିଜାଇନ୍ କରନ୍ତି) ପାଇଁ ଡିଜାଇନ୍ କରାଯାଇଛି। ତେଣୁ, ଅଧିକ ଭୋଲଟେଜ ପାଇବା ପାଇଁ କ୍ୟାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ସିରିଜରେ ସଂଯୋଗ କରି ସେଗୁଡ଼ିକୁ ହାସଲ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ। ତଥାପି, ପ୍ରତ୍ୟେକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟରର ଇନସୁଲେସନ୍ ପ୍ରତିରୋଧରେ ପାର୍ଥକ୍ୟ ହେତୁ, ପ୍ରତ୍ୟେକ ସିରିଜ୍ ସଂଯୁକ୍ତ କାପାସିଟରର ଭୋଲଟେଜକୁ ସନ୍ତୁଳିତ କରିବା ପାଇଁ ପ୍ରତ୍ୟେକ କାପାସିଟର ସହିତ ଏକ ପ୍ରତିରୋଧକ ସଂଯୋଗ କରାଯିବା ଆବଶ୍ୟକ। ଏହା ସହିତ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକ ଧ୍ରୁବୀୟ ଉପକରଣ, ଏବଂ ଯେତେବେଳେ ପ୍ରୟୋଗିତ ବିପରୀତ ଭୋଲଟେଜ Un 1.5 ଗୁଣ ଅତିକ୍ରମ କରେ, ଏକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋକେମିକ୍ ପ୍ରତିକ୍ରିୟା ଘଟେ। ଯେତେବେଳେ ପ୍ରୟୋଗିତ ବିପରୀତ ଭୋଲଟେଜ ଯଥେଷ୍ଟ ଲମ୍ବା ହୋଇଥାଏ, କ୍ୟାପାସିଟର ବାହାରକୁ ବାହାରିଯିବ। ଏହି ଘଟଣା ଏଡାଇବା ପାଇଁ, ପ୍ରତ୍ୟେକ କାପାସିଟର ପାଖରେ ଏକ ଡାଏଡ୍ ସଂଯୋଗ କରାଯିବା ଉଚିତ ଯେତେବେଳେ ଏହା ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ। ଏହା ବ୍ୟତୀତ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକର ଭୋଲଟେଜ ବୃଦ୍ଧି ପ୍ରତିରୋଧ ସାଧାରଣତଃ 1.15 ଗୁଣ Un ହୋଇଥାଏ, ଏବଂ ଭଲଗୁଡ଼ିକ 1.2 ଗୁଣ Un ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ପହଞ୍ଚିପାରେ। ତେଣୁ ଡିଜାଇନର୍ମାନେ କେବଳ ସ୍ଥିର-ଅବସ୍ଥା କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଭୋଲଟେଜ ନୁହେଁ ବରଂ ସେଗୁଡ଼ିକୁ ବ୍ୟବହାର କରିବା ସମୟରେ ସର୍ଜ ଭୋଲଟେଜ ମଧ୍ୟ ବିଚାର କରିବା ଉଚିତ। ସଂକ୍ଷେପରେ, ଫିଲ୍ମ କ୍ୟାପାସିଟର ଏବଂ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କ୍ୟାପାସିଟର ମଧ୍ୟରେ ନିମ୍ନଲିଖିତ ତୁଳନା ସାରଣୀ ଅଙ୍କିତ ହୋଇପାରିବ, ଚିତ୍ର 1 ଦେଖନ୍ତୁ।

2. ପ୍ରୟୋଗ ବିଶ୍ଳେଷଣ

ଫିଲ୍ଟର ଭାବରେ DC-ଲିଙ୍କ୍ କ୍ୟାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ଉଚ୍ଚ କରେଣ୍ଟ ଏବଂ ଉଚ୍ଚ କ୍ଷମତା ଡିଜାଇନ୍ ଆବଶ୍ୟକ ହୁଏ। ଚିତ୍ର 3 ରେ ଉଲ୍ଲେଖ କରାଯାଇଥିବା ନୂତନ ଶକ୍ତି ଯାନର ମୁଖ୍ୟ ମୋଟର ଡ୍ରାଇଭ୍ ସିଷ୍ଟମ୍ ହେଉଛି ଏକ ଉଦାହରଣ। ଏହି ପ୍ରୟୋଗରେ କ୍ୟାପାସିଟର ଏକ ଡିକପଲିଂ ଭୂମିକା ଗ୍ରହଣ କରେ ଏବଂ ସର୍କିଟରେ ଏକ ଉଚ୍ଚ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ କରେଣ୍ଟ ଅଛି। ଫିଲ୍ମ DC-ଲିଙ୍କ୍ କ୍ୟାପାସିଟରର ବଡ଼ କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ କରେଣ୍ଟ (Irms) ସହ୍ୟ କରିବାର ସୁବିଧା ଅଛି। ଉଦାହରଣ ଭାବରେ 50 ~ 60kW ନୂତନ ଶକ୍ତି ଯାନ ପାରାମିଟର ନିଅନ୍ତୁ, ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକ ନିମ୍ନଲିଖିତ: କାର୍ଯ୍ୟକ୍ଷମ ଭୋଲଟେଜ୍ 330 Vdc, ରିପଲ୍ ଭୋଲଟେଜ୍ 10Vrms, ରିପଲ୍ କରେଣ୍ଟ 150Arms@10KHz।

ତା'ପରେ ସର୍ବନିମ୍ନ ବୈଦ୍ୟୁତିକ କ୍ଷମତାକୁ ଏହିପରି ଗଣନା କରାଯାଏ:

ଫିଲ୍ମ କ୍ୟାପାସିଟର ଡିଜାଇନ୍ ପାଇଁ ଏହା କାର୍ଯ୍ୟକାରୀ କରିବା ସହଜ। ଯଦି 20mA/μF ବିଚାର କରାଯାଏ, ତେବେ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କ୍ୟାପାସିଟର ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ ବୋଲି ଧରିନିଆଯାଏ, ଉପରୋକ୍ତ ପାରାମିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ପୂରଣ କରିବା ପାଇଁ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କ୍ୟାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକର ସର୍ବନିମ୍ନ କ୍ୟାପାସିଟାନ୍ସ ନିମ୍ନଲିଖିତ ଭାବରେ ଗଣନା କରାଯାଏ:

ଏହି କାପାସିଟାନ୍ସ ପାଇବା ପାଇଁ ସମାନ୍ତରାଳ ଭାବରେ ସଂଯୁକ୍ତ ଅନେକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟର ଆବଶ୍ୟକ।

ହାଲୁକା ରେଳ, ବୈଦ୍ୟୁତିକ ବସ୍, ମେଟ୍ରୋ, ଇତ୍ୟାଦି ଭଳି ଅଧିକ-ଭୋଲଟେଜ୍ ପ୍ରୟୋଗରେ। ଏହି ଶକ୍ତିଗୁଡ଼ିକ ପାଣ୍ଟୋଗ୍ରାଫ୍ ମାଧ୍ୟମରେ ଲୋକୋମୋଟିଭ୍ ପାଣ୍ଟୋଗ୍ରାଫ୍ ସହିତ ସଂଯୁକ୍ତ ହୋଇଥିବା ବିଚାର କରି, ପରିବହନ ଯାତ୍ରା ସମୟରେ ପାଣ୍ଟୋଗ୍ରାଫ୍ ଏବଂ ପାଣ୍ଟୋଗ୍ରାଫ୍ ମଧ୍ୟରେ ସମ୍ପର୍କ ଅନ୍ତରାୟିତ ହୁଏ। ଯେତେବେଳେ ଦୁଇଟି ସମ୍ପର୍କରେ ନ ଥାଏ, ସେତେବେଳେ ବିଦ୍ୟୁତ୍ ଯୋଗାଣ DC-L ଇଙ୍କ୍ କାପାସିଟର ଦ୍ୱାରା ସମର୍ଥିତ ହୋଇଥାଏ, ଏବଂ ଯେତେବେଳେ ସମ୍ପର୍କ ପୁନଃସ୍ଥାପିତ ହୁଏ, ସେତେବେଳେ ଅଧିକ-ଭୋଲଟେଜ୍ ସୃଷ୍ଟି ହୁଏ। ସବୁଠାରୁ ଖରାପ ପରିସ୍ଥିତି ହେଉଛି ବିଚ୍ଛିନ୍ନ ହେବା ସମୟରେ DC-ଲିଙ୍କ୍ କାପାସିଟର ଦ୍ୱାରା ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଡିସଚାର୍ଜ, ଯେଉଁଠାରେ ଡିସଚାର୍ଜ ଭୋଲଟେଜ୍ ପାଣ୍ଟୋଗ୍ରାଫ୍ ଭୋଲଟେଜ୍ ସହିତ ସମାନ, ଏବଂ ଯେତେବେଳେ ସମ୍ପର୍କ ପୁନଃସ୍ଥାପିତ ହୁଏ, ଫଳସ୍ୱରୂପ ଅଧିକ-ଭୋଲଟେଜ୍ ମୂଲ୍ୟାଙ୍କିତ ଅପରେଟିଂ Un ର ପ୍ରାୟ ଦୁଇ ଗୁଣ। ଫିଲ୍ମ କ୍ୟାପାସିଟର ପାଇଁ DC-ଲିଙ୍କ୍ କାପାସିଟରକୁ ଅତିରିକ୍ତ ବିଚାର ବିନା ପରିଚାଳନା କରାଯାଇପାରିବ। ଯଦି ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟର ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ, ତେବେ ଅଧିକ-ଭୋଲଟେଜ୍ 1.2Un। ସାଂଘାଇ ମେଟ୍ରୋକୁ ଉଦାହରଣ ଭାବରେ ନିଅନ୍ତୁ। Un=1500Vdc, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟର ପାଇଁ ଭୋଲଟେଜ୍ ବିଚାର କରିବା ହେଉଛି:

ତା'ପରେ ଛଅଟି 450V କ୍ୟାପାସିଟରକୁ ସିରିଜରେ ସଂଯୋଗ କରିବାକୁ ପଡିବ। ଯଦି ଫିଲ୍ମ କ୍ୟାପାସିଟର ଡିଜାଇନ୍ 600Vdc ରୁ 2000Vdc କିମ୍ବା 3000Vdc ପର୍ଯ୍ୟନ୍ତ ବ୍ୟବହାର କରାଯାଏ, ତେବେ ଏହା ସହଜରେ ହାସଲ ହୋଇପାରିବ। ଏହା ବ୍ୟତୀତ, କ୍ୟାପାସିଟରକୁ ସମ୍ପୂର୍ଣ୍ଣ ଡିସଚାର୍ଜ କରିବା କ୍ଷେତ୍ରରେ ଶକ୍ତି ଦୁଇଟି ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଡ୍ ମଧ୍ୟରେ ଏକ ସର୍ଟ ସର୍କିଟ୍ ଡିସଚାର୍ଜ କରିଥାଏ, ଯାହା DC-Link କ୍ୟାପାସିଟର ମାଧ୍ୟମରେ ଏକ ବଡ଼ ଇନରସ୍ କରେଣ୍ଟ ସୃଷ୍ଟି କରିଥାଏ, ଯାହା ସାଧାରଣତଃ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କ୍ୟାପାସିଟର ପାଇଁ ଆବଶ୍ୟକତା ପୂରଣ କରିବା ପାଇଁ ଭିନ୍ନ ହୋଇଥାଏ।

ଏହା ସହିତ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟର ତୁଳନାରେ DC-ଲିଙ୍କ୍ ଫିଲ୍ମ କାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକୁ ବହୁତ କମ୍ ESR (ସାଧାରଣତଃ 10mΩ ତଳେ, ଏବଂ <1mΩ ତଳେ) ଏବଂ ସ୍ୱ-ଉଦ୍ପାଦନ LS (ସାଧାରଣତଃ 100nH ତଳେ, ଏବଂ କିଛି କ୍ଷେତ୍ରରେ 10 କିମ୍ବା 20nH ତଳେ) ହାସଲ କରିବା ପାଇଁ ଡିଜାଇନ୍ କରାଯାଇପାରିବ। ଏହା ପ୍ରୟୋଗ ସମୟରେ DC-ଲିଙ୍କ୍ ଫିଲ୍ମ କାପାସିଟରକୁ ସିଧାସଳଖ IGBT ମଡ୍ୟୁଲ୍‌ରେ ସଂସ୍ଥାପିତ କରିବାକୁ ଅନୁମତି ଦିଏ, ବସ୍ ବାରକୁ DC-ଲିଙ୍କ୍ ଫିଲ୍ମ କାପାସିଟରରେ ସଂଯୁକ୍ତ କରିବାକୁ ଅନୁମତି ଦିଏ, ଏହିପରି ଫିଲ୍ମ କାପାସିଟର ବ୍ୟବହାର କରିବା ସମୟରେ ଏକ ଉତ୍ସର୍ଗୀକୃତ IGBT ଅବଶୋଷକ କାପାସିଟରର ଆବଶ୍ୟକତାକୁ ଦୂର କରେ, ଡିଜାଇନରଙ୍କୁ ଏକ ଗୁରୁତ୍ୱପୂର୍ଣ୍ଣ ପରିମାଣର ଟଙ୍କା ସଞ୍ଚୟ କରେ। ଚିତ୍ର 2 ଏବଂ 3 କିଛି C3A ଏବଂ C3B ଉତ୍ପାଦର ବୈଷୟିକ ନିର୍ଦ୍ଦିଷ୍ଟକରଣ ଦେଖାଏ।

3. ନିଷ୍କର୍ଷ

ପ୍ରାରମ୍ଭିକ ଦିନରେ, ମୂଲ୍ୟ ଏବଂ ଆକାର ବିଚାରକୁ ନେଇ DC-Link କାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକ ମୁଖ୍ୟତଃ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କାପାସିଟର ଥିଲେ।

ତଥାପି, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କ୍ୟାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକ ଭୋଲଟେଜ୍ ଏବଂ କରେଣ୍ଟ୍ ସହ୍ୟ କ୍ଷମତା (ଫିଲ୍ମ କ୍ୟାପାସିଟର ତୁଳନାରେ ବହୁତ ଅଧିକ ESR) ଦ୍ୱାରା ପ୍ରଭାବିତ ହୁଅନ୍ତି, ତେଣୁ ବଡ଼ କ୍ଷମତା ପାଇବା ଏବଂ ଉଚ୍ଚ ଭୋଲଟେଜ୍ ବ୍ୟବହାରର ଆବଶ୍ୟକତା ପୂରଣ କରିବା ପାଇଁ ସିରିଜ୍ ଏବଂ ସମାନ୍ତରାଳ ଭାବରେ ଅନେକ ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟିକ୍ କ୍ୟାପାସିଟର ସଂଯୋଗ କରିବା ଆବଶ୍ୟକ। ଏହା ସହିତ, ଇଲେକ୍ଟ୍ରୋଲାଇଟ୍ ସାମଗ୍ରୀର ଅସ୍ଥିରୀକରଣକୁ ବିଚାର କରି, ଏହାକୁ ନିୟମିତ ଭାବରେ ପରିବର୍ତ୍ତନ କରାଯିବା ଉଚିତ। ନୂତନ ଶକ୍ତି ପ୍ରୟୋଗ ପାଇଁ ସାଧାରଣତଃ 15 ବର୍ଷର ଉତ୍ପାଦ ଜୀବନ ଆବଶ୍ୟକ, ତେଣୁ ଏହି ସମୟ ମଧ୍ୟରେ ଏହାକୁ 2 ରୁ 3 ଥର ପରିବର୍ତ୍ତନ କରିବାକୁ ପଡିବ। ତେଣୁ, ସମଗ୍ର ମେସିନର ବିକ୍ରୟ ପରବର୍ତ୍ତୀ ସେବାରେ ଯଥେଷ୍ଟ ଖର୍ଚ୍ଚ ଏବଂ ଅସୁବିଧା ଅଛି। ଧାତୁକରଣ ଆବରଣ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ଏବଂ ଫିଲ୍ମ କ୍ୟାପାସିଟର ପ୍ରଯୁକ୍ତିର ବିକାଶ ସହିତ, ସୁରକ୍ଷା ଫିଲ୍ମ ବାଷ୍ପୀକରଣ ପ୍ରଯୁକ୍ତିବିଦ୍ୟା ବ୍ୟବହାର କରି ଅଲ୍ଟ୍ରା-ଥିନ୍ OPP ଫିଲ୍ମ (ସର୍ବାଧିକ ପତଳା 2.7µm, ଏପରିକି 2.4µm) ସହିତ 450V ରୁ 1200V କିମ୍ବା ତା'ଠାରୁ ଅଧିକ ଭୋଲଟେଜ୍ ସହିତ ଉଚ୍ଚ-କ୍ଷମତା ସମ୍ପନ୍ନ DC ଫିଲ୍ଟର କ୍ୟାପାସିଟର ଉତ୍ପାଦନ କରିବା ସମ୍ଭବ ହୋଇଛି। ଅନ୍ୟପକ୍ଷରେ, ବସ୍ ବାର୍ ସହିତ DC-Link କ୍ୟାପାସିଟରଗୁଡ଼ିକର ସମନ୍ୱୟ ଇନଭର୍ଟର ମଡ୍ୟୁଲ୍ ଡିଜାଇନ୍‌କୁ ଅଧିକ କମ୍ପାକ୍ଟ କରିଥାଏ ଏବଂ ସର୍କିଟ୍‌କୁ ଅପ୍ଟିମାଇଜ୍ କରିବା ପାଇଁ ସର୍କିଟ୍‌ର ଷ୍ଟ୍ରେ ଇଣ୍ଡକ୍ଟନ୍ସକୁ ବହୁ ପରିମାଣରେ ହ୍ରାସ କରିଥାଏ।