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)加載一個直流電壓;穩定后,與電壓正極相連的金屬平板將呈現一定量的正電荷,而與電壓負極相連的金屬平板將呈現相等量的負電荷;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,也就是Q=U*C。根據理論推導,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
電解電容結構原理如下
電容出現鼓包現象,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部的電解液時間長了會變質、干涸,薄膜電容的電極會發生化學反應慢慢變小,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,經常發生在阻容降壓電路中。電容一般用于抗干擾和濾波,需要和電源并聯使用,通過電容的電流極小。但在阻容降壓電路中,電容串聯接在電源線中,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分解,從而導致電容容量快速衰減。
設計阻容降壓電路時,需要選用阻容降壓專用的電容,這種電容的電極和薄膜經過特別處理,大大減緩了電容容值的衰減。但連續工作幾年后,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,導致內部發熱鼓包,甚至發生爆炸。
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。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境下使用,使其電解液減少或干沽,導致其耐壓下降。
4、電解電容本身存在質量問題,也就是先天不足。
電容鼓包的最主要原因是電源內的溫度過高,超過電容的承受溫度,而普通電源采用液態電解電容,在高溫時電容內的液體氣化,導致電容外殼承受的壓力增加,從而產生鼓包。
鼓包的電容容易出現容量不足、漏液、爆炸等情況,不建議繼續使用。
三、影響電解電容壽命的因素
電解電容廣泛的應用在電力電子的不同領域,電解電容的壽命取決于其內部溫度,因此,電解電容的設計和應用條件都會影響到電解電容的壽命,從設計的角度,電解電容的設計方法、材料、加工工藝決定了電容的壽命和穩定性。
而對使用者來說,使用電壓、紋波電流、開關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,環境溫度等等,電解電容的使用壽命不僅與環境溫度高低有關,還與紋波電流的大小有關。由于熱應力對電解電容的使用壽命有決定性的影響,因此,由紋波電流產生的熱損耗是影響電解電容使用壽命的重要因素。