电解电容器的参数特性上海BIT-CAP技术中心2.1容量2.1.1标称容量(C R)电容器设计所确定的容量和通常在电容器上所标出的电容量值。
2.1.2容量公差容量偏差是指电容器的实际容量离开标称容量的范围,容量偏差一般会标示在出货检验单上和包装箱盒贴上。
YM产品的容量公差为±20%。
2.1.3容量偏差等级为了保证每批电容器容量的一致性,保证客户装在同一台机器上的所有电容器之间的容量偏差在。
特别为每一个电容器贴上表示容量偏差的标签。
客户在装机时选用同一标签的电容器装在一台设备内,这样能够有效的保证了同一台设备内的电容器容量的一致性。
偏差等级见表1。
容量等级代码容量偏差D-20%≤Cap<-15%C-15%≤Cap<-10%B-10%≤Cap<-5%A-5%≤Cap<0E0≤Cap<5%F5%≤Cap<10%G10%≤Cap<15%H15%≤Cap≤20%表1容量偏差等级表2.1.4容量的温度特性电解电容的容量不是所有的工作温度下都是常量,温度对容量的影响很大。
温度降低时,电解液的粘性增加,导电能力下降,容量下降。
图4容量温度特性(测试频率120Hz )2.1.5容量的频率特性电解电容器的容量决定于温度,还决定于测试频率。
容量频率关系:C 代表容量,单位F f 代表频率,单位Hz z代表阻抗,单位Ω图5容量频率特性曲线(测试温度20℃)2.1.6频繁的电压波动及充放电频繁的电压波动及充放电都会导致容量下降,为了应对频繁的电压波动及充放电的使用条件,特别设计了ER6系列产品(充放电应对品)。
详细情况请联系我们。
2.2损耗角的正切值tan δ用于脉动电路中的铝电解电容器,实际上要消耗一部分的有功功率,这可以用损耗角的正切值来表征。
损耗角的正切值为在正弦电压下有功功率与无功功率的比值。
对于电解电容器较常采用的等效电路,如图6,则损耗角的正切值为:图6等效串联电路图BIT 各系列的最大损耗角的正切值:系列ES3、ES6、ES3M 、ES6M 、ES6HEH3、EH6EW3、EW6、ER6、EL20、EL6020℃,120Hz 下的损耗值(tan δ)0.180.300.15表2各系列电容器的最大损耗角的正切值注:这些值适用于的最大容量为47000μF ,相应的容量更高的电容器的损耗角的正切值会更大。
2.2.1损耗角的正切值tan δ的频率特性损耗角的正切值取决于频率。
损耗角的正切值tan δ的频率特性图图7损耗角的正切值tan δ频率特性(测试温度20℃)2.2.2损耗角的正切值tan δ的温度特性损耗角的正切值除了取决于频率外,还取决于温度。
随着温度的下降,电解液的粘性增大,导电能力下降,损耗角的正切值增大。
损耗角的正切值tan δ的温度特性图图8损耗角的正切值tanδ温度特性(测试频率120Hz)2.3等效串联电感(ESL)等效串联电感来源于接线端子和电容器内部设计。
电容器的等效电路:C ESR ESL图9电容器的等效电路图2.4等效串联电阻(ESR)等效串联电阻是等效串联线路中的阻性成分。
电容器的等效电路见图6,电容器的等效串联阻抗ESR的组成为:R(ESR)=R(介)+R(液)+R(金)R(介)为介质氧化膜的电阻,R(液)为电解液中的电阻,R(金)为金属铆接电阻。
影响ESR值的因素有温度、频率、损耗角的正切值。
其中ESR等效串联电阻,单位:Ωtanδ为损耗角的正切值为串联电容,单位F2.5阻抗值Z阻抗值包括:○1容量C的容抗○2等效串联电阻ESR○3由电容器内部卷绕方式及接线端子产生的感抗。
当低频时容抗起主要支配作用;当频率增大容抗逐渐减小,直至达到串联电阻ESR的数量级;频率更高ESR起主要作用;当电容器达到共振频率时容抗与感抗相互抵消。
图10频率阻抗特性曲线(测试温度20℃)图11阻抗Z的温度特性(测试频率120Hz)2.6漏电流Lc由于铝电解电容器的特殊性,其氧化膜()也充当绝缘层,在施加直流电压很长时间后还会有一个小电流继续流过电容器,这个电流就叫做漏电流。
漏电流产生的根源为铝壳电容器的氧化膜()是由电化学方法形成的,因其厚度极薄,易受原材料纯度、制造工艺等因素影响,故氧化膜表面总是或多或少存在微小的缝隙、杂质和疵点,同时在晶体结构上易形成晶格缺陷。
这样铝电解电容器在施加电压后,就在上述隐患出形成电子流和离子流,其主要为电子流,就是漏电流。
所以漏电流大小能够衡量电解电容器的制造工艺水平及原材料的选用。
2.6.1漏电流与充电时间的关系给铝电解电容器充电的过程中电容器内部通过电化学方法修复氧化膜,使漏电流减小,当充电到一定时间后漏电流就趋于一个恒定的值。
010203040min 时间Lc图12漏电流与充电时间的关系2.6.2漏电流与充电电压的关系V R LCV S VFV图13漏电流与电压的关系为额定电压,单位V为浪涌电压,单位V为正极箔的化成电压(正极箔耐压),单位V 2.6.3BIT 的漏电流在频率120Hz ,温度20℃的条件下漏电流值为或1.5mA 取小者。
为漏电流,单位mA为额定容量,单位为额定电压,单位V2.7绝缘套管的绝缘耐压及绝缘阻抗铝电解电容器都是用绝缘套管来封套。
绝缘套管的最低击穿强度为AC2000V 或者DC3000V ,测试方法为全部端子和容器套上的绝缘套且安装的固定带之间施加AC2000V 或DC3000V 的电压1分钟未出现异常。
绝缘阻抗不小于100M Ω,测试方法为全部端子和容器套上的绝缘套且安装的固定带之间用DC500V 的绝缘电阻测定仪测出的值≥100MΩ。
为了保证电容器绝缘套管的绝缘性,请在卡金属固定架时注意不要把绝缘套管破坏。
2.8纹波电流2.8.1额定纹波电流额定纹波电流是指:一种规定频率的最大允许交流电流的有效值,在该电流下铝电解电容器可在规定温度下连续工作。
纹波电流用rms 值来表示流过设备的交流电流,原因为交流电流为跳动的及浪涌电压。
最大允许纹波电流取决于电容器表面积(散热面积),环境温度,损耗角的真切值DF(或者ESR 值)及交流频率。
由于电容器的内部的发热量决定了电容器的寿命,而纹波电流会使电容器产生热量,故纹波电流的产生的热量就会影响着电容器的寿命。
2.8.2纹波电流的频率特性铝电解电容器的损耗值DF(或者等效串联电阻ESR 值)会随着频率的变化而变化。
故纹波电流也会随着频率的变化而变化。
目录册中表示出的纹波电流值为在120Hz 频率下的纹波电流额定值。
频率与纹波电流的函数关系见表3。
表3额定纹波电流频率修正系数2.8.3纹波电流的温度特性在目录册中我们对工作上限温度为85℃的产品标出了85℃下的额定纹波电流和40℃下的额定纹波电流,对工作上限温度为105℃的产品标出了105℃下的额定纹波电流和40℃下的额定纹波电流。
在不同温度下纹波电流成函数关系,见表4-1、表4-2、表5-1、表5-2。
温度(℃)+40+60+85系数1.891.671.00表4-185℃螺栓端子型产品额定纹波电流温度修正系数表4-285℃基板自立型产品额定纹波电流温度修正系数温度(℃)+40+60+70+85+105系数3.803.002.502.001.00频率50Hz 120Hz 300Hz 1KHz ≥10KHz 系数0.701.001.101.301.40温度(℃)406085系数1.71.41.0表5-1105℃螺栓端子型产品额定纹波电流温度修正系数表5-2105℃基板自立型产品额定纹波电流温度修正系数2.9寿命2.9.1额定寿命额定寿命是指铝电解电容器在规定的条件下(频率、温度、纹波电流、电压)使用,达到规定失效变量所持续的寿命。
例BIT 的ES3、EH3就是保证在85℃温度下,频率为120Hz 下施加额定纹波电流、额定直流电压持续工作3000小时,且容量变化率≤±20%,损耗值DF≤200%初始规格值,漏电流≤初始规格值。
2.9.2使用寿命由于环境和负载的不同使用寿命一般要远远大于额定寿命,使用寿命定义为不超过规定失效率下可以达到的寿命。
2.9.3估算寿命2.9.3.1估算寿命公式:实际推算使用寿命,单位:h:在最高额定温度条件下,允许最大纹波电流叠加时的保证寿命,单位:h:允许的最高使用温度,单位:℃:电容器使用时的环境温度,单位:℃:实际纹波电流,单位:A :最大纹波电流(A).=I××I:额定纹波电流(参考目录书或承认书中规定的额定值);:额定纹波电流频率修正系数(参考表3):额定纹波电流温度修正系数(参考表4、表5):实际承受的直流电压,单位:V :额定工作电压,单位:V温度(℃)406085105系数2.72.21.71.0。