Marcel Fritz, Product Sales Manager Capacitors, y Christian Kasper, Technical Support de Rutronik nos explican en este artículo cómo la electromovilidad impulsa el renacimiento de los condensadores de película.
Los condensadores de película se basan en una de las tecnologías más antiguas y probadas. No obstante, dado que son más pesados y grandes que otros tipos de condensadores, durante mucho tiempo se consideró que eran inadecuados para aplicaciones del sector de la automoción. Así pues, podría sorprender un poco que actualmente estén experimentando un “renacimiento” debido a las elevadas corrientes a altas tensiones en los vehículos eléctricos e híbridos.
Así, estos condensadores de película se caracterizan por una amplia variedad de ventajas técnicas. Aparte de la baja pérdida y del hecho de que son aptos para operar con tensión tanto alterna como continua, también permiten las corrientes más elevadas con un alto nivel de tensión y, al mismo tiempo, ofrecen capacidad de frecuencia estable. Los modelos estándares son suficientes para tensiones de 50 a 2500 V, como las encontradas en la electromovilidad de los coches actuales. Cumplir las demandas del estándar AEC-Q200 para la industria del automóvil ha sido durante mucho tiempo parte del repertorio de los proveedores.
Además, los condensadores de película cumplen los estrictos requisitos de vida de servicio y rendimiento establecidos en el sector de la automoción: al aplicarse de manera apropiada, su vida útil sólo queda limitada por el envejecimiento del material. La temperatura y la humedad son los principales “contribuidores” de este efecto adverso, pero la corriente y el calentamiento resultante también favorecen dicho envejecimiento. Por lo tanto, los últimos desarrollos pretenden aumentar la estabilidad de temperatura y humedad de los componentes. Otro enfoque de los proveedores se centra en optimizar la relación capacidad/tensión (CV) de los condensadores.
Los avances en vencen al calor y la humedad
En los vehículos, el calor se genera principalmente en las inmediaciones del motor, pero también allí donde la corriente que fluye a través de los componentes es la responsable del autocalentamiento.
Por estas razones, ya se están especificando las primeras series con una temperatura operativa de hasta +135 °C (+275 °F) para uso en los automóviles. No obstante, los usuarios deben tener muy en cuenta la limitación de tensión, así como una posible reducción de la vida útil a estas altas temperaturas.
La elevada humedad durante el funcionamiento puede “atacar” la capa metalizada vaporizada en los condensadores de película. Si la estanqueidad de la carcasa de plástico o del compuesto no es suficiente, la humedad puede penetrar en el condensador bajo determinadas circunstancias. Incluso la humedad del aire no deseada puede quedar atrapada en el interior durante el proceso de fabricación.
Numerosos análisis y estudios empíricos han llegado a la conclusión de que, en la práctica, la penetración de la humedad del aire no deseada tiene el mayor impacto en la vida de servicio de un condensador de película. Este hecho, en combinación con los altos requisitos de vida útil en la industria del automóvil, hace necesario realizar pruebas de vida útil aceleradas.
Un estándar reconocido para las pruebas de vida de servicio aceleradas es el test Temperature-Humidity Bias (THB). Es una prueba de fiabilidad destinada a acelerar el proceso de envejecimiento y medir si los condensadores mantienen su capacidad, factor de pérdida y resistencia de aislamiento a una temperatura, una humedad relativa y una tensión nominal dadas a lo largo de un periodo de tiempo definido (por favor, observe la tabla). Dependiendo del nivel de la prueba, cumplen varios requisitos ambientales, por ejemplo, en un vehículo eléctrico. A un Grado IIIB, High Robustness under High Humidity, los condensadores deben “sobrevivir” a unas pruebas a una temperatura de +85 °C (+185 °F) y una humedad relativa del 85 por ciento durante mil horas de operación con la tensión nominal aplicada sin daño alguno.
