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ソリューション
ハイブリッド自動車インバータ平滑用フィルムコンデンサ
1.平滑用フィルムコンデンサの時代がやってきた 700系のぞみコンデンサイメージ
700系のぞみ
平滑用フィルムコンデンサ
新幹線をはじめとする車両インバータ・大形パワエレ回路用低インダクタンスタイプ平滑用コンデンサを各種ラインナップ(カスタム対応)しています。
溶接ケース(油浸構造)/フルモールド(乾式構造)等,いずれも保安機構付きです。
メンテナンスフリー,低ロス,低環境負荷,等,電解コンデンサからの置き換えをご提案します。
2.いま、なぜフィルムコンデンサか?
表1.フィルムコンデンサの強みと弱み(代表的特性,電解コンデンサはカタログ値による)
項目 フィルムコンデンサ 電解コンデンサ
環境負荷 強み 大(電解液:有機溶媒)
形状の自由度 自由自在(半導体に直付け可)
コンデンサイメージ
丸形形状のみ
(一部楕円タイプあり)
寿命 自由に設計可(容量減少5−15%)
定格運転:2万時間〜16万時間
一般的に5000時間程度
(容量減少15−20%)
電圧ディレーティング要
ESR
(発熱,ロス)
600V1000μFで1mΩ以下
(5Armsで0.025W以下)
800V1100μFで200mΩ程度
(5Armsで5W程度)
故障モード
(安全性)
容量減少モード (保安機構付き)
(外観に変化なし)
保護なし:防爆弁動作
(電解液噴出)
過電圧耐用性 定格電圧の1.5倍以上 (それ以上の
過電圧に対しても自己回復作用あり)
定格電圧の1.2倍程度
(裕度なし)
容量安定性 ±5%(仕様温度範囲内) ±10%以上(仕様温度範囲内)
特に低温で容量減少大
許容リプル電流 600V1000μFで100Arms以上 800V1100μFで5−9Arms
程度(寿命が左右される)
もれ電流 600V1000μFで10uA以下 800V1100μFで2−3mA程度
ESL
(インダクタンス)
30nH程度可 数十〜数百nH程度(直列結線)
高温使用 素子最高温度105℃程度
(ポリプロピレンフィルムの場合)
85〜105℃程度(カテゴリ温度)
容量(大きさ) 弱み 600V(900V耐圧)1000μFで
190×165×53程度
(寿命により小形化可)
800V(900V耐圧)1100μFで
Φ51×h130を2台直列
(400V2200μF×2台直列)
3.フィルムコンデンサを使いこなす
表2. フィルムコンデンサ仕様決定時のポイント
項目 仕様
定格電圧 連続通電可能な電圧です。ディレーティング必要ありません。バス電圧+リプル電圧(0−p)として,電圧変動を考慮した電圧
グラフ1 フィルムコンデンサは高い電圧が得意なため,電解コンデンサのような直列結線・分圧抵抗取り付け不要です。
高い定格電圧のままでご要求ください。
サージ電圧
(試験電圧)
定格電圧×1.5(これ以上の仕様も可能です。試験電圧として印加する電圧)これ以上の電圧でも絶縁破壊に至るわけではありません。出荷時に印加していないため,これ以上の電圧で確認できていない意味です。通常,これ以上の電圧が印加されても自己回復により耐用します。2000V程度を越す電圧が印加された場合は,短絡モードとなります(これ以上の電圧に設計可能です)。
リプル電流 周波数,電流値をご指定ください。連続通電可能です(定格運転)静電容量(μF)×0.2Arms(20kHz)程度が標準的です。
最高周囲温度 コンデンサ・他の機器に通電され定常(温度が飽和した)状態になった時,
コンデンサケース中央、高さ
2/3の位置から約100mm離れた点の(年間)最高空気温度と定義しています。
60℃程度が最適ですが,より高い温度も可能です。
グラフ2
寿命
グラフ3 平均電圧,通電状態での(年間)平均周囲温度で容量減少率5%点を設計期待寿命としています。
容量減少率寿命は10%,15%等でも設定可能です。
端子 バスバーや半導体に直接取り付ける方法で対応しています。基板実装タイプも対応可能です。
取り付け 小形のタイプ(600V200μF以下程度)は端子でバスバー直取り付け。大形のものは,ねじ取り付け(カスタム仕様)が一般的です。
ご注意 フィルムコンデンサ(ポリプロピレンフィルム)は高温(85℃以上)使用に弱点があります(耐圧低下,絶縁抵抗低下)。電圧ディレーティングで使用は可能。現在の(ポリプロピレン)フィルムでは105℃を越える温度での使用は好ましくありません(保安機構が機能しなくなり,短絡モードになる可能性があります)。できるだけ低い温度でお使いになることで,フィルムコンデンサの特性を生かせます(高温使用開発中です)。
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