সলিড পলিমার বনাম লিকুইড ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর: আয়ুষ্কাল মডেল ও ডিরেটিং তুলনা

লিকুইড ইলেক্ট্রোলাইটিকের আয়ুষ্কাল: বাষ্পীভবন-নির্ভর মডেল

লিকুইড অ্যালুমিনিয়াম ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটরের প্রধান বার্ধক্য প্রক্রিয়া হলো ইলেক্ট্রোলাইটের বাষ্পীভবন। ক্যাপাসিটরের কোর তাপমাত্রা যত বেশি, বাষ্পীভবন তত দ্রুত হয়। প্রচলিত আয়ুষ্কাল সূত্র অনুযায়ী, কোর তাপমাত্রা প্রতি ১০°সে কমলে আয়ু প্রায় দ্বিগুণ হয়। যেমন, ১০৫°সে-তে রেটেড আয়ু ৩,০০০ ঘণ্টা হলে ৯৫°সে-তে আনুমানিক ৬,০০০ ঘণ্টা এবং ৮৫°সে-তে আনুমানিক ১২,০০০ ঘণ্টা ধরা যায়।

কোর তাপমাত্রা কিন্তু কেসের বাইরের তাপমাত্রার সমান নয়। রিপল কারেন্ট ESR-এর ভেতর দিয়ে গেলে ΔT ≈ I_ripple² × ESR × R_th হারে তাপ উৎপন্ন হয়। তাই অ্যাম্বিয়েন্ট ৭০°সে থাকলেও রিপল বেশি হলে অভ্যন্তরীণ তাপমাত্রা ৯০–১০০°সে ছুঁয়ে যেতে পারে। থার্মোকাপল দিয়ে কেসের তাপমাত্রা মাপলেও কোরের সঙ্গে ৫–১০°সে পার্থক্য থাকে। জীবনচক্রের শেষ ধরা হয় ক্যাপাসিট্যান্স রেটেড মানের ৮০%-এর নিচে নামলে বা ESR প্রাথমিক মানের দ্বিগুণ হয়ে গেলে।

সলিড পলিমারের বার্ধক্য: তাপ, ভোল্টেজ ও রিপলের ভূমিকা

সলিড পলিমার ক্যাপাসিটরে তরল ইলেক্ট্রোলাইট থাকে না, ফলে বাষ্পীভবনঘটিত শুকিয়ে যাওয়ার সমস্যা নেই। তবে পলিমার স্তরের তাপীয় অক্সিডেশন ধীরে ধীরে ESR বাড়ায় এবং ক্যাপাসিট্যান্স কমায়। পলিমারের ESR সাধারণত লিকুইডের তুলনায় ৫–১০ গুণ কম — একই ২২০–৪৭০ µF, ৪০০ V শ্রেণিতে লিকুইডের ১০০ kHz ESR ৫০–১৫০ mΩ হতে পারে, যেখানে পলিমারে তা ১০–৩০ mΩ-এর মধ্যে। এ কারণে সুইচিং ফ্রিকোয়েন্সির রিপল ক্যাপচারে পলিমার ভালো কাজ করে।

কিন্তু পলিমারের সীমাবদ্ধতাও আছে। উচ্চ ভোল্টেজে প্রাপ্যতা সীমিত; ৪০০ V-এর বেশি ডিসি-লিংকে সাধারণত লিকুইড বা হাইব্রিড টাইপই মূল বিকল্প। রিভার্স ভোল্টেজ বা অতিরিক্ত চার্জ-ডিসচার্জ কারেন্টে তাপীয় ক্ষতির ঝুঁকিও বেশি। নির্মাতারা অনেক সময় রেটেড ভোল্টেজের ৮০%-এর বেশি না চালানোর পরামর্শ দেন, কারণ ভোল্টেজ-নির্ভর ডিগ্রেডেশন পলিমারে আরও প্রকট।

তুলনামূলক আয়ুষ্কাল: অপারেটিং শর্ত অনুযায়ী

নিচের মানগুলো সাধারণ প্রবণতা দেখায়; নির্দিষ্ট সিরিজের ডেটাশিটেই চূড়ান্ত মান পাবেন। লিকুইডের রিপল রেটিং ১০০/১২০ Hz-এ, পলিমারের রেটিং ১০০ kHz-এ সংজ্ঞায়িত — সরাসরি তুলনার আগে ফ্রিকোয়েন্সি মেলানো জরুরি।

টেবিলের মান কেবল তুলনামূলক ধারণার জন্য। প্রকৃত আয়ু নির্ভর করে ক্যাপাসিট্যান্স, ভোল্টেজ ক্লাস, কোর সাইজ এবং প্রস্তুতকারকের নির্দিষ্ট ফর্মুলেশনের উপর।

টেক্সটাইল মিলের ইনভার্টার মেরামতে নির্বাচনের নিয়ম

• ডিসি-লিংক বাল্ক ক্যাপাসিট্যান্স (৪৫০ V, ১,০০০ µF-এর বেশি) সাধারণত লিকুইড ইলেক্ট্রোলাইটিক দিয়েই সমাধান করতে হয়। পলিমারের উচ্চ-ভোল্টেজ প্রাপ্যতা সীমিত, আর সিরিজ-প্যারালেল জটিলতা বাড়লে সামগ্রিক ব্যর্থতার হারও বাড়ে।
• যেখানে রিপল বেশি এবং ক্যাপাসিট্যান্স ১০০–৪৭০ µF-এর মধ্যে, সেখানে পলিমার ভালো ফল দেয়। তবে রিপল কারেন্টকে ডেটাশিটের রেটেড মানের ৭০–৮০%-এর নিচে রাখুন, কারণ মিলের ভেতরে অ্যাম্বিয়েন্ট তাপমাত্রা প্রায়ই ৫০–৬০°সে ছাড়িয়ে যায়।
• পলিমার বসালে ভোল্টেজ রেটিং বাস ভোল্টেজের কমপক্ষে ১.২৫ গুণ ধরুন; সঙ্গে যোগ হবে L-C অস্কিলেশনের ওভারশুট। লিকুইডের ক্ষেত্রে ১.১–১.২ গুণ যথেষ্ট হতে পারে, তবে প্রস্তুতকারকভেদে পার্থক্য আছে।
• লিকুইড থেকে পলিমারে বদলালে ESR কমে যাওয়ায় ইনরাশ কারেন্ট ও ডায়োড/IGBT-র স্ট্রেস বদলে যায়। সার্কিটে প্রি-চার্জ বা স্নাবার ব্যবস্থা আছে কি না আগে যাচাই করুন; প্রয়োজনে রেজিস্ট্যান্স যোগ করতে হতে পারে।
• ইনকামিং কোয়ালিটি যাচাই: ১০৫°সে ও রেটেড রিপলে ১,০০০ ঘণ্টার এক্সেলারেটেড টেস্টে ক্যাপাসিট্যান্স ড্রিফট ১০%-এর কম এবং ESR বৃদ্ধি ৫০%-এর কম হলে সেই ব্যাচ ব্যবহারের উপযুক্ত।

পলিমার নয় বা লিকুইড নয় — সঠিক শর্ত মেনে চলাই মূল কথা। টেক্সটাইল মিলের ভোল্টেজ ওঠানামা, আর্দ্রতা ও চলমান লোডের কথা মাথায় রেখে ডিরেটিং করলে দুই প্রযুক্তিই দীর্ঘমেয়াদে নির্ভরযোগ্য সেবা দিতে পারে।