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一、 铝电解电容器的应用范围:
电解电容广泛应用在电力电子电路的不同领域,主要是用于平滑、储
存能量或者交流电压整流后的滤波,另外还用于非精密的时序延时等电路中,因
此了解影响电容器寿命的因素非常重要。
二、 影响铝电解电容器寿命的因素:
电解电容的设计和应用条件都会影响到电解电容的寿命。从设计角度,
电解电容的设计方法、材料、加工工艺决定了电容的寿命和稳定性。而对应
用者来讲,使用电压、纹波电流、开关频率、安装形式、散热方式等都会影响电
解电容的寿命。
根据热点温度的公式,铝电解电容的应用环境温度也是重要因素。在
应用时,可以考虑环境散热方式、散热强度、电解电容与热源的距离、电解电容
的安装方式等。电容器内部的热量,总是从温度最高的“热点”向周围温度相对
较低的部分传导。热量传递的途径有几种:其一是通过铝箔和电解液传导。如果
电容被安装在散热片上,一部分热量还将通过散热片传递到环境中。不同的安装
方式和间距和散热方式都将影响电容到环境的热阻。
三、 实际使用环境中影响电容寿命的因素:
实际使用时一些因素会引起电解电容失效,如极低的温度,电容温升(焊
接温度,环境温度,交流纹波),过高的电压,瞬时电压,甚高频或反偏压;其中
温升是对电解电容工作寿命影响最大的因素。
电容的导电能力由电解液的电离能力和粘度决定。当温度降低时,电解
液粘度增加,因而离子移动性和导电能力降低。当电解液冷冻时,离子移动能力
非常低以致非常高的电阻。相反,过高的热量将加速电解液蒸发,当电解液的量
减少到一定极限时,电容寿命也就终止了。在高寒地区(一般-25℃以下)工作
时,就需要进行加热,保证电解电容的正常工作温度。如室外型UPS,在我国东北
地区都配有加热板。
电容器在过压状态下容易被击穿,而实际应用中的浪涌电压和瞬时高电
压是经常出现的。尤其我国幅员辽阔,各地电网复杂,因此,交流电网很复杂,
经常会出现超出正常电压的30%,尤其是单相输入,相偏会加重交流输入的正常范
围。经测试表明,常用的450V/470uF105℃的2000小时电解电容,在额定电压的
1.34倍电压下,2小时后电容会出现漏液冒气,顶部冲开。根据统计和分析,与
电网接近的通信开关电源PFC输出电解电容的失效,主要是由于电网浪涌和高压
损坏。所以对于铝电解电容的电压选择,一般进行二级降额,降到额定值的80%
使用较为合理。
四、 电容器的安装对寿命的影响:
电容必须正确安装才能达到它的设计工作寿命, 当电容排列很紧凑时
相邻电容间至少应留出5mm的间隔以保证适量的空气流动。电容安装时应尽量远
离发热元件,否则过高的温度会缩短电容器的使用寿命,从而使得电容器成为整
个电路中寿命最短的部件。在环境温度较高的情况下,尽量采用强迫风冷,将电
容安装在进风口处。
五、 频率对寿命的影响:
若电流由基频和多次谐波构成,则须计算每次谐波产生的功率损耗值,
并将计算结果相加以求得总损耗值。 在高频应用中,电容两端引线应尽量短以
减小等效电感。 电容的谐振频率,因电容器种类不同而不同,如果电容器在高于
谐振频率时使用,对外特性呈感性。
六、 结论:
综上所述,在避免非正常失效的情况下,选择正确的应用条件和环境,
电解电容的寿命是可以保障的。