利用特性曲線的推算方法是利用鋁電解電容器生產廠商在數據表中給出的壽命與溫度、紋波電流的特性曲線推算鋁電解電容器(鉭電容的全稱是鉭電解電容器,市場上代表產品是AVX鉭電容)的實際壽命。下面以EPCOS的 B43550規格的鋁電解電容進行介紹。
ERPCOS的B43550規格的鋁電解電容器是一個額定溫度105℃、壽命6000h、額定紋波電流13A的鋁電解電容器。在105℃并且為額定紋波電流(13A)時,它的有效壽命為6000h。在其他條件下會怎樣呢?任何條件下(包括存儲)均不允許進入這個區域,否則將會導致鋁電解電容器的永久且不可逆的失兒;最右邊的粗曲線為6000h曲線,在沒有紋波電流時可以承受約108℃,高于108℃,電解液將可能沸騰;右邊第二條曲線是10 000h特性曲線,以此類推后面的分別為25 000h、50 000h、100 000h和250 000h特性曲線。無論溫度還是紋波電流為多少,只要交于某條曲線上時,這個鋁電解電容器的實際壽命就是這第曲線所標的小時數。對于不同頻率下的紋波電流,鋁電解電容器可承受的紋波電流值是不同的。B43550規格的鋁電解電容器在不同頻率下的紋波電流與100Hz時的紋波電流換算關系。
以下是使用壽命的幾個應用條件不同的推算實例。
確定實際使用壽命。
紋波電流:34A;頻率:400 Hz;環境溫度:確定60℃的使用壽命。
由于13A的額定紋波電流足100Hz條件F的數據,對應400Hz的紋波電流需要通過紋波電流與頻率的關系換算。
利用等效100Hz紋波電流計算紋波電流因數。
使用壽命曲線交丁紋波電流因數2.2和環境溫度60℃確定的坐標點,對應使用壽命為100 000h。可以看到,最高工作溫度為105℃/6000h的鋁電解電容器在2.2倍紋波電流/60℃環境條件的使用下實際壽命為10 000h,大約為8年。不再是靜態的250 000h以上,兩者相差25倍以上。
本實例不僅僅是100Hz紋波電流叫的壽命推算,而日.說明可以通過將不同頻率下的紋波電流值的換算關系換算道100Hz條件下,確定在特定的溫度條件下的實際壽命。[例2]確定最大允許環境溫度。
這個實例為特定的工作條件和希望的壽命確定最大允許環境溫度。其工作條件如下。
工作電壓:400V;全紋波電流:68A;頻率:50Hz;使用壽命100 000h。
計算方法為:首先,確定折算到100Hz的電流值,然后,通過在10 000h使用壽命曲線上找出對應的環境溫度所需的電容器的并聯數量。兩個鋁電解電容器并聯時,流過每個電容器的紋波電流為42. SA,對應的紋波電流系數為3.3,允許的環境溫度不得高于42℃;如果三個鋁電解電容器并聯時,每個電容器的紋波電流為28. 3A,對應的紋波電流系數為2.2,允許的環境溫度不得高于60℃。由于鋁電解電容器的并聯數的增加減小了每個鋁電解電容器的單體紋波電流,使允許的工作溫度提高到60℃;欲進一步提高電容器的工作溫度,則還需更多的電容器并聯,比如七只鋁電解電容器并聯,這時鋁電解電容器單體紋波電流為12. 1A,對應的紋波電流系數為0.9,允許的環境溫度提高到73℃,可以通過同樣的方法計算得到其他小時數的環境溫度。
由此可以看到,要使鋁電解電容器的實際使用壽命超過額定壽命,唯一的方法就足降低紋波電流值和環境溫度,使其達到設計要求。
[例3]推算電解電容器是否工作在安全工作區范周內。
在許多應川中,鋁電解電容器會流過不同頻率的紋波電流。等效紋波電流負載可通過下面給出的有效值進行計算。例如,鋁電解電容器中有400Hz電流25A、1kHz電流35A,環境溫度55℃,要求使用壽命50 000h,推算電容器的是否在安全區域內。
第一步:計算兩電流在100Hz的等效值并計算兩等效值的均方根值(有效值)。
在使用壽命曲線的坐標中,Y軸2.7(紋波電流因數)與X軸55℃(環境溫度)對應的交點的小時數不低于50 000h使用壽命。因此,所得結果表明使用與紋波電流符合預想要求。
[例4]確定底部冷卻條件下的最大允許紋波電流。
在具有電容器的底部可以冷卻的變頻器應用中,在每個電容器都給出下面的數據后,確定最大承受紋波電流能力。
電容器底部溫度65℃、使用壽命50 000h。在使川壽命曲線(50 000h)與電容器底部溫度(65℃)的交義點得到最大允許紋波電流系數為2.4,對應紋波電流為
I~rms = 2.4×I~R.105℃ = 2.4×22A = 53A
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