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優(yōu)質(zhì)電解電容器對電機(jī)、電源性能的重要性分析 - 全文

2017年12月02日 11:10 網(wǎng)絡(luò)整理 作者: 用戶評論(0

  電解電容器的內(nèi)部有儲存電荷的電解質(zhì)材料,分正、負(fù)極性,類似于電池,不可接反。正極為粘有氧化膜的金屬基板,負(fù)極通過金屬極板與電解質(zhì)(固體和非固體)相連接。

  無極性(雙極性)電解電容器采用雙氧化膜結(jié)構(gòu),類似于兩只有極性電解電容器將兩個(gè)負(fù)極相連接后構(gòu)成,其兩個(gè)電極分別為兩個(gè)金屬極板(均粘有氧化膜)相連,兩組氧化膜中間為電解質(zhì)。有極性電解電容器通常在電源電路或中頻、低頻電路中起電源濾波,退耦(ǒu)、信號耦合及時(shí)間常數(shù)設(shè)定、隔直流等作用。無極性電解電容器通常用于音響分頻器電路、電視機(jī)S校正電路及單相電動機(jī)的起動電路。

  電解電容器的用途

  1.隔直流:作用是阻止直流通過而讓交流通過。

  2.旁路(去耦):為交流電路中某些并聯(lián)的元件提供低阻抗通路。

  3.耦合:作為兩個(gè)電路之間的連接,允許交流信號通過并傳輸?shù)较乱患夒娐?/p>

  4.濾波:這個(gè)對DIY而言很重要,顯卡上的電容基本都是這個(gè)作用。

  5.溫度補(bǔ)償:針對其它元件對溫度的適應(yīng)性不夠帶來的影響,而進(jìn)行補(bǔ)償,改善電路的穩(wěn)定性。

  6.計(jì)時(shí):電容器電阻器配合使用,確定電路的時(shí)間常數(shù),時(shí)間常數(shù)t=RC。

  7.調(diào)諧:對與頻率相關(guān)的電路進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)諧,比如手機(jī)、收音機(jī)、電視機(jī)。

  8.整流:在預(yù)定的時(shí)間開或者關(guān)半閉導(dǎo)體開關(guān)元件。

  9.儲能:儲存電能,用于必須要的時(shí)候釋放。例如相機(jī)閃光燈,加熱設(shè)備等等。

  對應(yīng)不同的應(yīng)用,所需要的電容器特點(diǎn)也不盡相同,如表1。例如白色家電的空調(diào)室內(nèi)機(jī)和室外機(jī)越做越小,功效越來越高,所以電子零部件的小型化很重要;同時(shí)隨著設(shè)備要求高效率,電容器的充/放電也很重要,而且由于白天和晚上對電的需求量不同,所以對電壓的波動也有要求,需要高耐壓。

 優(yōu)質(zhì)電解電容器對電機(jī)、電源性能的重要性分析

  針對汽車、動車和高鐵,電容器需要能夠耐高溫,因?yàn)橛械碾娙萜饕旁谄嚨囊嫦淅?,溫度超過100℃,同時(shí)因?yàn)樗鼈兪且苿拥奈矬w,所以要求產(chǎn)品耐震。第三,還有低溫的要求,因?yàn)橛袝r(shí)戶外的溫度達(dá)到-20℃。

  電源方面,新能源,包括光伏、光力發(fā)電等等越來越多被人們認(rèn)識和接受,這些設(shè)備和產(chǎn)品安裝的地方往往是人跡罕至的高原、海上和沙漠,因?yàn)槟抢镉袕?qiáng)烈的風(fēng)和陽光。這些設(shè)備的特點(diǎn)是后續(xù)的維修非常耗費(fèi)人力、物力。所以一般要求產(chǎn)品長壽命、免維護(hù)。另外,與核能不同,光伏與風(fēng)能有自然的特性,即不穩(wěn)定,會給電網(wǎng)造成負(fù)載,負(fù)載高的時(shí)候電壓會低,反之會高,所以要求電容器產(chǎn)品必須有耐大幅電壓波動的要求。

  在信息通訊設(shè)備方面,特別需要低ESR(等效串聯(lián)電阻),因?yàn)?a target="_blank">半導(dǎo)體器件的效率越來越高,但電壓并沒有提高,所以電流會比以前大,因此電容器產(chǎn)品要耐高溫、耐不穩(wěn)定性。同時(shí)由于我們居住的空間越來越狹小,要求這些通訊設(shè)備的外觀越來越小,可以移動化,所以電容器產(chǎn)品必須越來越小。

  可見,耐高/低溫、超長壽命、超小型化和高耐電壓是電容器的技術(shù)難點(diǎn)。電容器的專業(yè)廠商——尼吉康主要提供鋁電解電容器和薄膜電容器,據(jù)尼吉康電子貿(mào)易(上海)有限公司董事兼副總經(jīng)理毛繼東介紹,該公司集中了鋁腐蝕箔制造、電解液開發(fā)、薄膜蒸鍍等技術(shù)資源。

 電容器的壽命

  電解電容在電路中實(shí)際要承受的電壓不能超過它的耐壓值。在濾波電路中,電容的耐壓值不要小于交流有效值的1.42倍。使用電解電容的時(shí)候,還要注意正負(fù)極不要接反。不同電路應(yīng)該選用不同種類的電容??窕芈房梢赃x用云母、高頻陶瓷電容,隔直流可以選用紙介、滌綸、云母、電解、陶瓷等電容,濾波可以選用電解電容,旁路可以選用滌綸、紙介、陶瓷、電解等電容。電容在裝入電路前要檢查它有沒有短路、斷路和漏電等現(xiàn)象,并且核對它的電容值。安裝的時(shí)候,要使電容的類別、容量、耐壓等符號容易看到,以便核實(shí)。

  壽命估算(life expectancy):電解電容在最高工作溫度下,可持續(xù)動作的時(shí)間。

  lx=lo*2(to-ta)/10

  lx=實(shí)際工作壽命

  lo=保證壽命

  to=最高工作溫度(85℃105℃)

  ta=電容器實(shí)際工作周圍溫度

  example:規(guī)范值105℃/1000hrs

  65℃壽命推估:lx=1000*2(105-65)/10

  實(shí)際工作壽命:16000hrs

  高溫負(fù)荷壽命(load life)將電解電容器在最高工作溫度下,印加額定工作電壓,經(jīng)一持續(xù)規(guī)定完成時(shí)間后,須符合下列變化:δcap:試驗(yàn)前之值的20%以內(nèi)

? ? ?電容器的核心技術(shù)是工藝和材料

  制造時(shí),首先是腐蝕技術(shù),主要為了增加鋁箔的表面積,來實(shí)現(xiàn)電容器的超小型化。第二,在鋁箔表面形成Al2O3,尼吉康擁有耐1000伏直流電壓的制箔工藝(圖2),并且在整個(gè)行業(yè)里,可以把這個(gè)產(chǎn)品做到最小,因?yàn)槟峒悼砂唁X箔表面積擴(kuò)大到最大。第三是電解液,這直接影響到電容器的使用效果和是否耐高溫。

  優(yōu)質(zhì)電解電容器對電機(jī)、電源性能的重要性分析

  “做一件事不難,做好很難?!泵^東稱。為了保證品質(zhì),尼吉康采用一條龍的生產(chǎn),從零開始做基材。另外,導(dǎo)入全自動化生產(chǎn)線,以提高效率和減少故障率。

  在工藝上,尼吉康的關(guān)鍵技術(shù)之一是鋁箔,為了小型化,鋁箔要打得很薄,又要耐電壓(圖3);Al2O3腐蝕層的主要作用是儲存電荷,因此腐蝕得越深越好。腐蝕方面,首先把表面光潔、平整的鋁箔進(jìn)行腐蝕,使腐蝕的表面形成藍(lán)色的Al2O3;然后進(jìn)行卷曲,電解質(zhì)附著鋁箔;之后再封裝,形成薄膜電容器。

  之后是鋁箔的切割,難點(diǎn)是切割很矮小的電容器所需要的鋁箔,要做到很精確。另外,由于是金屬刀具切鋁,金屬刀刃會有磨損,尼吉康的刀刃是由海外的專業(yè)公司制作的,并要定期檢查,防止磨損。

  怎樣實(shí)現(xiàn)高壽命?主要從三方面著手:1.鋁箔的基材、純度,以及工藝上的Al2O3的厚度、牢度、強(qiáng)度。2.電解液,要不易揮發(fā)、快速修復(fù),盡量少地產(chǎn)生熱和氣體,這樣密封殼里的壓力小。3.封口材料——封口橡皮也很重要,但是之前整個(gè)橡皮、橡膠行業(yè)的老化概念是15年,尼吉康開發(fā)了更高密度的橡膠,提高到了40年,增加了密封性。

  不僅如此,還需要豐富多彩的尺寸和形態(tài)。例如海上風(fēng)力發(fā)電需要采用薄膜電容器,更加輕量化,能夠提高效率。工業(yè)設(shè)備的電容器,尼吉康做到了200伏~500伏(注:有的公司只能做到400伏),目的為了提高效率,例如一些客戶需要的某些電壓是960伏,之前如果只有400伏產(chǎn)品,客戶必須用三個(gè),如果采用500伏產(chǎn)品,就只需要兩個(gè),這樣單機(jī)的用量就減少了。針對汽車行業(yè),尼吉康的鋁箔有防斷特點(diǎn),同時(shí)電容器產(chǎn)品做得比較矮小,因?yàn)樗鼈兪遣荒軌虺霈F(xiàn)故障的。

  最大的挑戰(zhàn)是了解客戶的需求

  尼吉康認(rèn)為,做好電容器最大的挑戰(zhàn)不是產(chǎn)品,而是怎樣了解客戶的需求,向客戶推薦最符合他們需求的產(chǎn)品,不能不足,也不能過滿。

  最難之處,還需要預(yù)測三五年以后的產(chǎn)品。尼吉康的會長經(jīng)常告誡員工,尼吉康現(xiàn)在是一家制造業(yè)的公司,但是要變成一家有想象力的公司——要去想接下去會怎樣,要推薦給客戶怎樣的應(yīng)用方案中,這些方案里面具體要做怎么樣的產(chǎn)品。

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( 發(fā)表人:劉杰 )

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