铝电解电容器工程技术.doc

一、 电容器的定义1、电容器由两个导电极板，中间放置着具有介电特征的物质所组成的分立元件。2、电解电容器两个极板有阳（正）极和阴（负）极之分，其中作为阳极的是采用特定的阀金属，并在该金属表面上籍助于电化学方法生成一极薄且具有单向导电性的氧化膜作为介质，而阴极通常是采用能生成和修复介质氧化膜的液状或固状的电解质，这样一种特殊结构和特殊工艺制造的电容器。二、 电气参数铝电解电容器常用标称：电容量（CR）、损耗角正切（tg）、漏电流（ILC）、额定工作电压（UR）、阻抗（Z）1、电容量：是指在电容器上标明的电容量值，是设计容量的名义值。CrUcUrUCrIrUrCrUcCrUCrI1CrUCUR Ir2、损耗角正切：用于脉动电路中的铝电解电容器，实际上要消耗一小部分有功的电功率，这可用损耗角正切来表征，它是电容器电能量损耗的有功功率与无功功率之比。对于电解电容较常采用串联等效电路，如图1-1所示，则其损耗角正切tg为： tg= = =Crr I 图1-1 等效串联电路和电流电压矢量图 3、漏电流漏电流：当对电容器施加直流电压时，将观察到充电电流的变化：开始很大，然后逐渐随时间而下降，但并不等于零，而是达到某一终值后，趋于稳定状态，这一终值称为漏电流。漏电流ILC 是电解电容器五大电参数之一，用来表征电解电容器的绝缘质量。与施加电压的大小、环境温度的高低和测试时间的长短都有密切关系，故在规定漏电流值时必须标明其测试时间“t”、施加电压“U”和环境温度“T”的大小。ILC 与测试时间（即施加电压时间）、施加电压大小和环境温度之间的关系如图1-2所示。T1T2T1T2ILCtILCU2U1U1U2t 图1-2 电解电容器的漏电流与测试时间、施加电压和环境温度的关系对于铝电解电容器，漏电流通常用下式表示： ILC=KCU+M A式中：C电容器的标称电容量（F）；U额定工作电压（V）；K，M常数。其中K值，称之为漏电流常数。对于不同类型的电解电容器具有不同值，如CD11型产品，K=0.03； CD110型产品，K=0.01；低漏电流产品，K=0.0010.002。对于M值，除了主要考虑氧化膜本身漏电流外，还应考虑到电容器表面漏导电流的影响。M值主要取决于产品结构和CU值的大小。CU值较小者，其表面漏导电流影响较大，M值也相应附加较大值；CU值较大者，表面漏导电流影响就较小，M值可以忽略不计。所以M值可以在020范围内取值。4、额定工作电压（UR） 指在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下，可以连续施加在电容器的最大直流电压或最大交流电压有效值或脉冲电压的峰值。5、阻抗（Z） 【将由下一节解释】三、 主要电气参数分析1阻抗、电容量、损耗角正切和等效串联电阻的关系rABCL对电解电容器来说，通常用是容量C、损耗角正切tg和、阻抗Z或等效串联电阻ESR来描述在脉动电路中的电气特性。一般电解电容器的电感量L不太大，不会超过100nH（纳亨），电解电容器的等效电路图1-3所示。 图1-3 电解电容器的等效电路该电路中AB两端的复阻抗为：C11jCZ= r+jL+ = r-j -L 阻抗模量为：C1C1C1 Z=r2+ -L 2 =r2+（XC- XL）2 = （rC）2 +（1-2LC）2 = tg2+（1-2LC）2C1当L很小时，2LC R2 U1 U2而且随着施加直流电压的增加,分配在反向电容器上的反向电压百分比将有所下降,这有助于双极性电容器承受额定工作电压。C1C2U2U1C.当直流电压恒定（电压较高），施加的交流值在改变时，电容器上的交流电压分配接近相等，这是由于在交流电场下，两个复合电容器的电压分配按： = 这种配对电容器，其容量接近相等，电压分配也接近相等，如果1#的C1略大于2#C2，则U2U1D.双极性电容器的tg较单个极性电容器的为大，但不能用复合电容器的总tg来验证：C1+C2C2C1+C2C1tg= tg2+ tg1其中一个原因是两个极性电容器在背对背连接时,额外引入接触电阻。E.双极性电容的ILC较单个电容器的为小，原因是处于正常工作状态的正向电容上所分配的电压较单个电容的UR纸，相应的ILC小一些。F.双极性电容的tg和ILC与电容器上所施加的直流电压方向有关，以致所测数据值有差异，这是由于处于正向工作状态的电容将因接入位置不同而不同。当电性能较佳（如ILC不一些）的电容处于正向状态时，总的ILC就小一些，否则相反。因此在电容配对时，不必严格要求电容接近相等，而应严格要求ILC和tg接近相等才对使用者合适，（即将电容任一端按入电路时，电性能均相同）G.每个极性电容的正反向电导各异，并且与施加电压的大小有关，但各电容之间以有所不同，因此当极性变换后，所测电压分配也就不同，影响主要指ILC。H.外于反向状态的电容，本来应表现很大的ILC，但是由于在它串联的是正向状态电容器，绝缘电阻很大，所以就大限制了通向电流，更有助于提高电容器的可靠性。从外部电路使用观点来探讨双极性电解电容，其总电容量，交流电压和电流等方面，实际上与两个非电解电容相串联在一起的情形具有相同作用，但在电容内部却迥然不同，主要区别在于双极性电容以电解液为共同阴极。铝电解电容器使用注意事项1、 电路设计1） 在确认使用及安装环境时，作为按产品样本设计说明书上所规定的额定性能范围内使用的电容器，应避免在下属情况下使用：a. 高温（温度超过最高温度使用）b. 过流（电流超过额定纹波电流）c. 过压（电压超过额定电压）d. 施加反向电压或交流电压。e. 使用于反复多次急剧充放电的电路中。另：1、在电路设计时，请选用与机器寿命相当的电容器。2、机器性能有特殊要求时，可与研发人员探讨，制作使用的特规电容。2）电容器外壳、辅助引出端子与正、负极以及电路板间必须完全隔离；3）当电容器套管的绝缘不能保证时，在有绝缘性能特定要求的地方请不要使用；4）请不要在下述环境下使用电容器：a. 直接与水、盐水及油类接触、或结露的环境；b. 充满有害气体的环境（硫化物，H2S，H2SO3，HNO3，CL2，氨水等）；c. 置于日照、臭氧、紫外线及有放射性物质的环境；d. 振动及冲击条件超过了样本及说明书的规定范围的恶劣环境；5）在设计电容器的安装时，必须确认下述内容：a. 电容器正、负极间距必须与线路板孔距相吻合；b. 保证电容器防爆阀上方留一定的空间；c. 保证电容器防爆阀上方尽