一、電容原理
以平行板電容器為例,簡單介紹下電容的基本原理
如上圖所示,在兩塊距離較近、相互平行的金屬平板上(平板之間為電介質(zhì))加載一個直流電壓;穩(wěn)定后,與電壓正極相連的金屬平板將呈現(xiàn)一定量的正電荷,而與電壓負極相連的金屬平板將呈現(xiàn)相等量的負電荷;這樣,兩個金屬平板之間就會形成一個靜電場,所以電容是以電場能的形式儲存電能量,儲存的電荷量為Q。
電容儲存的電荷量Q與電壓U和自身屬性(也就是電容值C)有關(guān),也就是Q=U*C。根據(jù)理論推導(dǎo),平行板電容器的電容公式如下:
二、電解電容為什么鼓包,電容反接的后果
電解電容結(jié)構(gòu)原理如下
電容出現(xiàn)鼓包現(xiàn)象,說明距離炸裂沒多長時間了。當電容鼓包后,其容量是下降的,而電容容量不足對電路會造成較大的影響,即便還可以繼續(xù)使用,但其壽命已進入倒計時了。
電容如果用在抗干擾或者濾波的場合,容值變小了,效果可能會變差,但還是可以使用的;但如果用在高頻、降壓、延時等對電容容值有要求的場合,就可能出現(xiàn)故障了。所以容值變小的電容不建議使用。
電解電容為什么會鼓包,容值為什么會變小?
薄膜電容和電解電容內(nèi)部的電解液時間長了會變質(zhì)、干涸,薄膜電容的電極會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)慢慢變小,但這種電容容值的衰減非常緩慢,幾乎可以忽略。
電容容值異常變小,經(jīng)常發(fā)生在阻容降壓電路中。電容一般用于抗干擾和濾波,需要和電源并聯(lián)使用,通過電容的電流極小。但在阻容降壓電路中,電容串聯(lián)接在電源線中,電流直接通過電容。電流的通過會加速電容金屬電極的化學(xué)分解,從而導(dǎo)致電容容量快速衰減。
設(shè)計阻容降壓電路時,需要選用阻容降壓專用的電容,這種電容的電極和薄膜經(jīng)過特別處理,大大減緩了電容容值的衰減。但連續(xù)工作幾年后,其容量一樣會衰減很多。
1、極性接反
這種多見于維修過程中粗心大意,電路板上沒有標明電容的極性,或者換元器時粗心大意,將電容的兩個極,反接于電路中,即負極接在了高電位,正極接到了低電位處。此時,電解電容的耐壓值會大幅下降。通電后,漏電會急劇增大,導(dǎo)致內(nèi)部發(fā)熱鼓包,甚至發(fā)生爆炸。
2、耐壓不夠
耐壓值是在電解電容容量之后,位居第二的重要參數(shù)。電解電容的使用,耐壓值必須留有20%以上的余地(富余量)。不能說電壓為25v,就選用耐壓25v的電解。更不允許實際使用值大于電解電容的標稱耐壓值。
3、由于長期使用,尤其在在溫度較高的環(huán)境下使用,使其電解液減少或干沽,導(dǎo)致其耐壓下降。
4、電解電容本身存在質(zhì)量問題,也就是先天不足。
電容鼓包的最主要原因是電源內(nèi)的溫度過高,超過電容的承受溫度,而普通電源采用液態(tài)電解電容,在高溫時電容內(nèi)的液體氣化,導(dǎo)致電容外殼承受的壓力增加,從而產(chǎn)生鼓包。
鼓包的電容容易出現(xiàn)容量不足、漏液、爆炸等情況,不建議繼續(xù)使用。
三、影響電解電容壽命的因素
電解電容廣泛的應(yīng)用在電力電子的不同領(lǐng)域,電解電容的壽命取決于其內(nèi)部溫度,因此,電解電容的設(shè)計和應(yīng)用條件都會影響到電解電容的壽命,從設(shè)計的角度,電解電容的設(shè)計方法、材料、加工工藝決定了電容的壽命和穩(wěn)定性。
而對使用者來說,使用電壓、紋波電流、開關(guān)頻率等等都會影響電解電容的壽命。電解電容會因為一些因素引起失效,如溫度較低、電壓過高,環(huán)境溫度等等,電解電容的使用壽命不僅與環(huán)境溫度高低有關(guān),還與紋波電流的大小有關(guān)。由于熱應(yīng)力對電解電容的使用壽命有決定性的影響,因此,由紋波電流產(chǎn)生的熱損耗是影響電解電容使用壽命的重要因素。