鋁電解電容器工程技術(shù)

1、一、 電容器的定義1、電容器由兩個(gè)導(dǎo)電極板，中間放置著具有介電特征的物質(zhì)所組成的分立元件。2、電解電容器兩個(gè)極板有陽(yáng)（正）極和陰（負(fù)）極之分，其中作為陽(yáng)極的是采用特定的閥金屬，并在該金屬表面上籍助于電化學(xué)方法生成一極薄且具有單向?qū)щ娦缘难趸ぷ鳛榻橘|(zhì)，而陰極通常是采用能生成和修復(fù)介質(zhì)氧化膜的液狀或固狀的電解質(zhì)，這樣一種特殊結(jié)構(gòu)和特殊工藝制造的電容器。二、 電氣參數(shù)鋁電解電容器常用標(biāo)稱：電容量（CR）、損耗角正切（tg）、漏電流（ILC）、額定工作電壓（UR）、阻抗（Z）1、電容量：是指在電容器上標(biāo)明的電容量值，是設(shè)計(jì)容量的名義值。CrUcUrUCrIrUrCrUcCrUCrI1CrUCUR I

2、r2、損耗角正切：用于脈動(dòng)電路中的鋁電解電容器，實(shí)際上要消耗一小部分有功的電功率，這可用損耗角正切來表征，它是電容器電能量損耗的有功功率與無功功率之比。對(duì)于電解電容較常采用串聯(lián)等效電路，如圖1-1所示，則其損耗角正切tg為： tg= = =Crr I 圖1-1 等效串聯(lián)電路和電流電壓矢量圖 3、漏電流漏電流：當(dāng)對(duì)電容器施加直流電壓時(shí)，將觀察到充電電流的變化：開始很大，然后逐漸隨時(shí)間而下降，但并不等于零，而是達(dá)到某一終值后，趨于穩(wěn)定狀態(tài)，這一終值稱為漏電流。漏電流ILC 是電解電容器五大電參數(shù)之一，用來表征電解電容器的絕緣質(zhì)量。與施加電壓的大小、環(huán)境溫度的高低和測(cè)試時(shí)間的長(zhǎng)短都有密切關(guān)系，故在規(guī)

3、定漏電流值時(shí)必須標(biāo)明其測(cè)試時(shí)間“t”、施加電壓“U”和環(huán)境溫度“T”的大小。ILC 與測(cè)試時(shí)間（即施加電壓時(shí)間）、施加電壓大小和環(huán)境溫度之間的關(guān)系如圖1-2所示。T1T2T1T2ILCtILCU2U1U1U2t 圖1-2 電解電容器的漏電流與測(cè)試時(shí)間、施加電壓和環(huán)境溫度的關(guān)系對(duì)于鋁電解電容器，漏電流通常用下式表示： ILC=KCU+M A式中：C電容器的標(biāo)稱電容量（F）；U額定工作電壓（V）；K，M常數(shù)。其中K值，稱之為漏電流常數(shù)。對(duì)于不同類型的電解電容器具有不同值，如CD11型產(chǎn)品，K=0.03； CD110型產(chǎn)品，K=0.01；低漏電流產(chǎn)品，K=0.0010.002。對(duì)于M值，除了主要考慮

4、氧化膜本身漏電流外，還應(yīng)考慮到電容器表面漏導(dǎo)電流的影響。M值主要取決于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和CU值的大小。CU值較小者，其表面漏導(dǎo)電流影響較大，M值也相應(yīng)附加較大值；CU值較大者，表面漏導(dǎo)電流影響就較小，M值可以忽略不計(jì)。所以M值可以在020范圍內(nèi)取值。4、額定工作電壓（UR） 指在下限類別溫度和額定溫度之間的任一溫度下，可以連續(xù)施加在電容器的最大直流電壓或最大交流電壓有效值或脈沖電壓的峰值。5、阻抗（Z） 【將由下一節(jié)解釋】三、 主要電氣參數(shù)分析1阻抗、電容量、損耗角正切和等效串聯(lián)電阻的關(guān)系rABCL對(duì)電解電容器來說，通常用是容量C、損耗角正切tg和、阻抗Z或等效串聯(lián)電阻ESR來描述在脈動(dòng)電路中的電氣特

5、性。一般電解電容器的電感量L不太大，不會(huì)超過100nH（納亨），電解電容器的等效電路圖1-3所示。 圖1-3 電解電容器的等效電路該電路中AB兩端的復(fù)阻抗為：C11jCZ= r+jL+ = r-j -L 阻抗模量為：C1C1C1 Z=r2+ -L 2 =r2+（XC- XL）2 = （rC）2 +（1-2LC）2 = tg2+（1-2LC）2C1當(dāng)L很小時(shí)，2LC R2 U1 U2而且隨著施加直流電壓的增加,分配在反向電容器上的反向電壓百分比將有所下降,這有助于雙極性電容器承受額定工作電壓。C1C2U2U1C.當(dāng)直流電壓恒定（電壓較高），施加的交流值在改變時(shí)，電容器上的交流電壓分配接近相等，這

6、是由于在交流電場(chǎng)下，兩個(gè)復(fù)合電容器的電壓分配按： = 這種配對(duì)電容器，其容量接近相等，電壓分配也接近相等，如果1#的C1略大于2#C2，則U2U1D.雙極性電容器的tg較單個(gè)極性電容器的為大，但不能用復(fù)合電容器的總tg來驗(yàn)證：C1+C2C2C1+C2C1tg= tg2+ tg1其中一個(gè)原因是兩個(gè)極性電容器在背對(duì)背連接時(shí),額外引入接觸電阻。E.雙極性電容的ILC較單個(gè)電容器的為小，原因是處于正常工作狀態(tài)的正向電容上所分配的電壓較單個(gè)電容的UR紙，相應(yīng)的ILC小一些。F.雙極性電容的tg和ILC與電容器上所施加的直流電壓方向有關(guān)，以致所測(cè)數(shù)據(jù)值有差異，這是由于處于正向工作狀態(tài)的電容將因接入位置不同

7、而不同。當(dāng)電性能較佳（如ILC不一些）的電容處于正向狀態(tài)時(shí)，總的ILC就小一些，否則相反。因此在電容配對(duì)時(shí)，不必嚴(yán)格要求電容接近相等，而應(yīng)嚴(yán)格要求ILC和tg接近相等才對(duì)使用者合適，（即將電容任一端按入電路時(shí)，電性能均相同）G.每個(gè)極性電容的正反向電導(dǎo)各異，并且與施加電壓的大小有關(guān)，但各電容之間以有所不同，因此當(dāng)極性變換后，所測(cè)電壓分配也就不同，影響主要指ILC。H.外于反向狀態(tài)的電容，本來應(yīng)表現(xiàn)很大的ILC，但是由于在它串聯(lián)的是正向狀態(tài)電容器，絕緣電阻很大，所以就大限制了通向電流，更有助于提高電容器的可靠性。從外部電路使用觀點(diǎn)來探討雙極性電解電容，其總電容量，交流電壓和電流等方面，實(shí)際上與兩

8、個(gè)非電解電容相串聯(lián)在一起的情形具有相同作用，但在電容內(nèi)部卻迥然不同，主要區(qū)別在于雙極性電容以電解液為共同陰極。鋁電解電容器使用注意事項(xiàng)1、 電路設(shè)計(jì)1） 在確認(rèn)使用及安裝環(huán)境時(shí)，作為按產(chǎn)品樣本設(shè)計(jì)說明書上所規(guī)定的額定性能范圍內(nèi)使用的電容器，應(yīng)避免在下屬情況下使用：a. 高溫（溫度超過最高溫度使用）b. 過流（電流超過額定紋波電流）c. 過壓（電壓超過額定電壓）d. 施加反向電壓或交流電壓。e. 使用于反復(fù)多次急劇充放電的電路中。另：1、在電路設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)選用與機(jī)器壽命相當(dāng)?shù)碾娙萜鳌?、機(jī)器性能有特殊要求時(shí)，可與研發(fā)人員探討，制作使用的特規(guī)電容。2）電容器外殼、輔助引出端子與正、負(fù)極以及電路板間必須完全隔離；3）當(dāng)電容器套管的絕緣不能保證時(shí)，在有絕緣性能特定要求的地方請(qǐng)不要使用；4）請(qǐng)不要在下述環(huán)境下使用電容器：a. 直接與水、鹽水及油類接觸、或結(jié)露的環(huán)境；b. 充滿有害氣體的環(huán)境（硫化物，H2S，H2SO3，HNO3，CL2，氨水等）；c. 置于日照、臭氧、紫外線及有放射性物質(zhì)的環(huán)境；d. 振動(dòng)及沖擊條件超過了樣本及說明書的規(guī)定范圍的惡劣環(huán)境；5）在設(shè)計(jì)電容器的安裝時(shí)，必須確認(rèn)下述內(nèi)容：a. 電容器正、負(fù)極間距必須與線路板孔距相吻合；b. 保證電容器防爆閥上方留一定的空間；c. 保證電容器防爆閥上方盡