Condensatori per Elettronica di Potenza: differenze ed applicazioni tipiche

L’elettronica di potenza è oggi largamente applicata nella Industria, ed il suo grande sviluppo negli ultimi venti anni ha portato alla realizzazione di circuiti di controllo sempre più precisi , affidabili , di minori dimensioni e più elevato rendimento. I condensatori partecipano a questa evoluzione come componenti di primaria importanza assieme ai semiconduttori nei sistemi di conversione e controllo dell’energia. Le principali funzioni dei condensatori nelle applicazioni
di elettronica di potenza sono le seguenti:

Commutazione

Si tratta di condensatori per corrente alternata atti allo spegnimento forzato dei diodi controllati (SCR) . La tensione applicata è spesso di forma trapezoidale e
le frequenze di lavoro possono arrivare ad alcune centinaia di hertz. I tempi di commutazione sono generalmente compresi tra 10 e 200 microsecondi , di
conseguenza le correnti in gioco raggiungono valori di picco molto elevati.

Protezione / Circuiti R-C (AC)

Questi condensatori hanno la funzione di proteggere da sovratensioni i semiconduttori di potenza mediante circuiti RC in parallelo . Questo comporta per il condensatore l’assoggettamento a picchi di corrente molto elevata ma di breve durata, pertanto la corrente efficace risulta di valori modesti.

Damping (AC)

Anche in questo impiego i condensatori attenuano i picchi di tensione non desiderati ; essi vengono periodicamente caricati e scaricati ed i picchi di corrente cosi generati superano il valore di corrente efficace del condensatore quando questo lavora a frequenza di rete.

Supporting (DC)

I condensatori operano in corrente continua e debbono fornire energia in modo temporaneo e ripetitivo, sotto forma di elevati picchi di corrente.

Impulso (DC)

In questo impiego i condensatori sono utilizzati per generare forti impulsi di corrente sia in fase di carica che di scarica.

Filtraggio (AC-DC)

Nel filtraggio AC il condensatore è sollecitato con una corrente fondamentale alla quale si sovrappongono una o più correnti armoniche; il sovraccarico che nasce sui condensatori deve essere noto e tale da non superare i valori ammessi dal costruttore . Applicazione tipica è quella dei filtri di uscita dei gruppi di
continuità al ne di ridurre la distorsione armonica . Nel filtraggio DC, il condensatore è sottoposto ad una tensione continua con sovrapposta una componente alternata (ripple) di modesta entità. Poiché le capacità in gioco sono generalmente elevate , le correnti che circolano nel condensatore possono assumere valori consistenti e quindi generare perdite da tenere in considerazione.
Come si può ben intuire , ogni applicazione richiede condensatori con caratteristiche specifiche dedicate ; per la stessa applicazione ( es. protezione R-C ), due circuiti similari per risultati finali, possono richiedere componenti in termini di caratteristiche elettriche, in quanto le condizioni di lavoro dei componenti stessi può risultare diversa . Condensatori espressamente progettati per applicazioni in tensione continua, non possono essere applicati in alternata, mentre è possibile il contrario , a patto che siano rispettati i limiti dichiarati dal costruttore.

Riportiamo una tabella comparativa per i condensatori COMAR per Elettronica di Potenza: