工業(yè)電源中大型鋁電解電容器的選擇與認(rèn)定
在根據(jù)以上技術(shù)要求確定電容器型號和規(guī)格后,如何進(jìn)行評價呢?
使用壽命公式,按電容器的規(guī)定工作電壓和溫度來測定預(yù)期的使用壽命。工作溫度是規(guī)定的平均環(huán)境溫度加上由紋波電流和漏電流引起的溫升。與紋波電流功率相比,漏電流的功率很小,可以忽略不計(jì)。例1采用在中心熱點(diǎn)裝有熱電偶的樣品電容器來測量紋波電流引起的溫升(東方常用方法),例2用功率損耗來計(jì)算溫升(歐美計(jì)算方法)。如果是計(jì)算功率的話,則要計(jì)算每個關(guān)鍵頻率上的功率,并將這些功率加起來變成總的功率。
例1:實(shí)際上機(jī)測試或模擬試驗(yàn),測出中心溫度,推算壽命。
已知:江海品 CD138 450V3300μF(85℃品)
紋波電流IR(120Hz, 65℃)=19A
最高工作電壓V’=400V
電容器中心允許的最高溫度T0=93.5℃
實(shí)力壽命L0=8000小時
測試方法: 在電容器中心埋入熱電偶,并將電容器的蓋板密封,示意如下:
將高溫箱溫度設(shè)定為85℃,正極引出線接在紋波電源的正極,負(fù)極引出線接在電源的負(fù)極,熱電偶與溫度記錄儀連接后,放入高溫箱。施加額定電壓450V(疊加紋波電流即120Hz的正弦交流電流19A/只),直至溫度平衡后,記錄下測定值T=75℃。
計(jì)算:產(chǎn)品預(yù)期壽命L=L0×2(T0-T)/10×(WV/V’)2.5=8000×2(93.5-75)/10×(450/400)2.5=38000小時
例2:根據(jù)電容器廠商的資料及實(shí)際使用條件,計(jì)算中心溫度,推算壽命。
已知:歐洲某廠商 450V5600μF(85℃品)
電容器的使用環(huán)境溫度Ta=65℃
紋波電流IR1(360Hz)=15A, 紋波電流IR2(3kHz)=26A
ESR1(360Hz,85℃)=4.6mΩ, ESR2(3kHz,85℃)=3.2mΩ
熱阻R=2. 8℃/W
使用壽命L0=20000小時
計(jì)算: P=IR12ESR1+ IR22ESR2=152×4.6×10-3+262×3.2×10-3=3.2W
電容器中心溫度T=Ta+P×R=65+3.2×2.8=74℃
此溫度完全滿足85℃的使用條件.
電容器的期望壽命L=20000×2=42000小時
還需指出的是,有些歐美電容器廠家對電容器壽命采用期望壽命的方式來定義,這與我們東方定義的高溫負(fù)荷壽命(實(shí)驗(yàn)室壽命)完全不同,如需比較,最好在同等條件下進(jìn)行。五.建議
1. 串并聯(lián)使用
最好采用同一生產(chǎn)批號的電容器以確保具有相近的漏電流,或者采用額定電壓較高的電容器以便能承受不同制造商生產(chǎn)出來的產(chǎn)品之間的電壓不平衡,同時要確保串聯(lián)的電容器具通風(fēng)良好,有相同的熱環(huán)境。
均壓電阻,原則上電阻上流過的電流應(yīng)比電容器的漏電流大5倍以上來選擇電阻,避免由于電阻選擇不當(dāng)造成電容器上分壓不平衡,甚至過壓失效。
2. 電容器安裝
電容器端子的螺絲有一定的扭距,扭距太大,接觸不良,造成電路中接觸電阻增大,端子異常發(fā)熱,影響電容器使用壽命,嚴(yán)重時會螺絲斷裂,端子螺紋破壞。
端子 | 扭距(允許值N·M) | 端子允許電流(A) |
M5 | 2.2(1.5)~30 | 60 |
M6 | 3.0(3.0)~3.5 | 100 |
M8 | 7.5(7.0)~8.0 | 120 |
連接每個電容器時最好選擇有一定厚度的銅板連接,一方面可以避免大電流通過時引起的發(fā)熱,一方面可以擴(kuò)大電容器的散熱面積,盡量減少分布電感。
六.結(jié)束語
鋁電解電容器是工業(yè)電源的重要器件,選擇專業(yè)的優(yōu)秀電容器廠商,選擇適合自身工業(yè)電源的電容器,是工業(yè)電源廠商比較關(guān)注的話題。希望我們的經(jīng)驗(yàn)有所啟示和借鑒,如有錯誤,敬請批評指正。
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