Carga de capacitores y fuentes de alimentación de alto voltaje Spellman

AN-26

Carga de capacitores y fuentes de alimentación de alto voltaje Spellman Problema :
Las fuentes de alimentación de alto voltaje Spellman se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones, incluida la carga de capacitores. No todas las aplicaciones de carga de capacitores se pueden abordar con nuestras unidades, por lo que normalmente hacemos que el cliente complete un cuestionario de carga de capacitores. Revisamos la aplicación y vemos si una unidad estándar funcionará, si una unidad estándar modificada funcionará o si no tenemos una solución de hardware y necesitamos rechazar la oportunidad. ¿Cuáles son los problemas fundamentales con las fuentes de alimentación de alto voltaje Spellman y la carga de capacitores? Exploremos esto con un poco más de detalle.

Cómo Spellman hace alto voltaje:
Prácticamente todos los productos que Spellman diseña, fabrica y vende hacen uso de un circuito llamado circuito multiplicador Cockcroft-Walton. Este circuito es una red en cascada de diodos y condensadores utilizados para generar altos voltajes. Este circuito ha existido durante mucho tiempo, originalmente utilizado para la experimentación temprana de aceleradores de participios en la década de 1930. Al colocar múltiples etapas de este circuito en serie, se pueden generar voltajes extremadamente altos, pero este método de generar alto voltaje tiene sus beneficios e inconvenientes.

Circuito multiplicador Cockcroft-Walton:
A diferencia de los primeros usos de este circuito, las técnicas actuales de inversor de modo de conmutación de alta frecuencia operan a decenas o cientos de kilohercios, reduciendo el valor de la capacitancia general necesaria para operar. Aún así, la capacitancia puede ser significativa y una vez cargada al voltaje de salida deseado, la energía almacenada en la capacitancia del multiplicador puede ser sustancial. Spellman inserta un conjunto de resistencias limitantes en serie entre la salida del multiplicador Cockcroft-Walton y el conector de salida de la fuente de alimentación de alto voltaje para limitar la corriente de descarga de cortocircuito a un nivel razonable.

Resistencia limitante en serie:
Este conjunto de resistencia limitante en serie debe disipar las pérdidas I²R de la corriente de salida nominal de la fuente de alimentación junto con disipar la energía almacenada en el multiplicador durante un cortocircuito. Durante un cortocircuito, el voltaje en el conector de salida cae a cero, pero la capacitancia del multiplicador aún está cargada. El voltaje de salida completo se imprime en todo el conjunto limitante de salida resistiva. Cualquier energía almacenada en la capacitancia del multiplicador se disipa como calor en el conjunto limitante de salida resistiva. Este conjunto limitante de salida resistiva es de tamaño físico y capacidad de manejo de potencia limitados. Con frecuencia, el conjunto limitante de salida resistiva se encapsula con el resto del conjunto multiplicador, lo que impide aún más su capacidad para disipar la energía térmica.

Sobrecalentamiento del conjunto de resistencia limitante de salida en serie:
El arco individual o intermitente no dañará la fuente de alimentación, el conjunto limitante de salida en serie tiene una amplia capacidad para disipar este tipo de disipación de potencia. El "problema" surge cuando se produce un arco repetitivo y continuo. En este escenario, la potencia que se disipa en la resistencia limitante de salida en serie puede exceder su capacidad de manejo de potencia. La resistencia limitante de serie puede sobrecalentarse térmicamente y fallar, dañando permanentemente la fuente de alimentación. Este tipo de daño se considera abuso de la fuente de alimentación y las reparaciones no estarán cubiertas por la garantía.

Circuitos de intervención de arco:
Muchas de las fuentes de alimentación de alto voltaje de Spellman tienen circuitos de intervención de arco que monitorean el arco y pueden intervenir en las fuentes de alimentación para evitar que el arco continuo dañe la fuente de alimentación. Algunas de las fuentes de alimentación modulares menos costosas de Spellman no tienen circuitos de intervención de arco, por lo que se debe tener cuidado para proteger la fuente de alimentación del arco continuo.

Aplicaciones de carga de capacitores:
El tipo de aplicaciones de carga de capacitores, en que las fuentes de alimentación de Spellman son adecuadas para abordar, son las aplicaciónes de baja frecuencia o "disparo único" donde la acumulación de calor en el ensamble de salida de resistencias en serie no será un problema. Si su aplicación requiere múltiples Hertz, decenas o cientos de Hertz de descargas de cortocircuito continuamente, una verdadera "fuente de alimentación de carga de condensadores" serviría mejor a su aplicación. Estos cargadores de capacitores dedicados están diseñados para minimizar la capacitancia de salida y tienen circuitos limitantes de salida muy capaces, lo que hace que la descarga continua de cortocircuitos de la salida no sea un problema.

Spellman tiene solo unas pocas fuentes de alimentación reales de "carga de tapa", el CCM, CCM500 y CCM1KW. Estas son verdaderas fuentes de alimentación de carga de condensadores, pero son algo limitadas en la capacidad de voltaje de salida.

Cuestionario de carga de capacitores:
Si su aplicación es la carga de condensadores, hable con un vendedor y complete nuestro cuestionario de carga de capacitores para que podamos evaluar sus requisitos y ver si tenemos una solución de hardware que podamos recomendar.