Пулсационен ток и номинален пулсационен ток в електролитен кондензатор

1. Пулсационен ток на електролитен кондензатор
По време на използването на електролитния кондензатор, напрежението, приложено към двата края на електролитния кондензатор, варира с времето. Когато се издига и пада, кондензаторът ще се зарежда и разрежда и зарядът ще тече, образувайки ток. Напрежението на електролитния кондензатор постоянно се променя с времето и кривата му на изменение с времето е като пускане на камък върху повърхността на спокойно езеро. Вълните, причинени от камъка на водната повърхност, имат върхове и падини. Поради това хората ярко наричат ​​напрежението в двата края на електролитния кондензатор пулсационно напрежение. Когато пулсационното напрежение се приложи към кондензатора, кондензаторът ще се зарежда и разрежда. Токът, образуван в кондензатора, се нарича ярко пулсационен ток. Токът на пулсации I в електролитния кондензатор има следната връзка с напрежението на пулсации V и капацитета C в двата края и електрическото количество Q върху него:
Тъй като C=Q ⁄ V=(dQ ⁄ dt)/(dV ⁄ dt) dQ ⁄ dt=I
Така че I=C × (dV⁄dt)
2. Номинален пулсационен ток на електролитен кондензатор
Има важен параметър при използването на електролитен кондензатор, тоест номиналният пулсационен ток на електролитния кондензатор. Различните производители имат различни стойности на този параметър, т.е. номиналният пулсационен ток на продукти от един и същи производител, същата спецификация и различни серии може да не е еднакъв. Дава се от производителя на електролитен кондензатор. Пулсационният ток в електролитния кондензатор и неговият номинален пулсационен ток са две различни концепции.
Определянето на номиналния пулсационен ток на електролитен кондензатор се определя главно от производителя на електролитен кондензатор в съответствие с употребата, условията на обслужване и работното време (общо известно като живот) на електролитния кондензатор от тази спецификация и характеристиките на материала на самия кондензатор .
3. Фактори, които трябва да се имат предвид при определяне на номиналния пулсационен ток на електролитен кондензатор
(1) Живот на електролитен кондензатор
Животът е ангажиментът на производителите на електролитни кондензатори към потребителите. Накратко, това е ефективното работно време на кондензаторите при определени условия на експлоатация. Това също е едно от важните опасения на потребителите при избора на електролитен кондензатор, което обикновено се дава от производителите в техните ръководства за продукти.
(2) Еквивалентно серийно съпротивление ESR на електролитен кондензатор
Големината на ESR определя нагревателния капацитет на пулсационния ток в електролитния кондензатор. Теоретично, топлината, генерирана от пулсационен ток в електролитен кондензатор (за единица време): тук I е ефективната стойност на пулсационен ток, а ESR е еквивалентното серийно съпротивление на кондензатора.
(3) Когато електролитният кондензатор е на горната граница на температурата, налягането вътре в електролитния кондензатор
Когато работи, околната температура на електролитния кондензатор е сравнително висока. Поради загубата и нагряването на самия електролитен кондензатор, вътрешната му температура е по-висока от температурата на околната среда. Течният електролит на общия мокър електролитен кондензатор ще се изпари и ще генерира определено налягане на парите. Това налягане на парите и налягането, генерирано от въздуха, запечатан вътре в електролитния кондензатор, съставляват общото налягане вътре в електролитния кондензатор. Размерът на различните парциални налягания следва теоремата за парциалното налягане на Dalton. Общото вътрешно налягане не трябва да бъде по-голямо от якостта на натиск на предпазния клапан на алуминиевата обвивка на електролитния кондензатор, в противен случай предпазният клапан ще се отвори и електролитният кондензатор ще се повреди. Изтичането на електролит се причинява от разликата между вътрешното и външното налягане на електролитния кондензатор.
(4) Уплътнителни характеристики на електролитен кондензатор
Тъй като електролитът на електролитния кондензатор е течен, когато електролитният кондензатор работи, електролитът ще се изпари и ще създаде налягане на парите. За да се предотврати изтичането на електролита и причиняването на електролитна повреда, сърцевината ще бъде запечатана с алуминиева обвивка и гумено покритие. Уплътнението на гумения капак с алуминиевата обвивка и алуминиевото стебло на сърцевината е несъответстващо уплътнение и ще има известно количество теч. Размерът на изтичането е в допълнение към покритието на уплътняващата повърхност на гумения покривен материал, повърхностното покритие на алуминиевата обвивка и алуминиевото стъбло и процеса на запечатване, в допълнение към степента на съответствие между алуминиевото стъбло и отвора на гумения капак , също е свързано с налягането на наситените пари, генерирано от електролита, когато електролитният кондензатор работи. Колкото по-голямо е налягането на наситените пари, толкова по-голяма ще бъде разликата в налягането между електролитния кондензатор вътре и външната страна на алуминиевата обвивка, толкова по-бързо ще бъде изтичането на електролит и относително казано, животът на електролитния кондензатор ще бъде съкратен.
(5) Стабилност на електролита
Когато електролитът работи в електролитния кондензатор, самата температура е относително висока. В допълнение към ремонта на положителния фолиен оксиден филм, електролитът също така провежда някои химични реакции. Например, електролит, използващ етиленгликол като разтворител, ще претърпи реакция на естерификация при високи температури, така че стабилността на електролита също има голямо влияние върху продължителността на електролизата. Въпреки това, като цяло, колкото по-добра е стабилността, толкова по-лоша е проводимостта, което е противоречие. Следователно, ESR на дългосрочна високотемпературна електролиза не може да бъде твърде малък.
(6) Други фактори
Като цяло има много фактори, които влияят на номиналния пулсационен ток на електролитния кондензатор. В допълнение към горните пет важни фактора трябва да се вземе предвид способността на електролита да възстановява оксидния филм и загубата на положително фолио. Освен това трябва да се има предвид и надеждността на електролитния кондензатор. Номиналният пулсационен ток на електролитния кондензатор е при определена температура и честота и напрежението, приложено върху електролизата, не надвишава номиналната стойност. Токът на пулсации, генериран при електролизата, не надвишава номиналния ток на пулсации, което може да гарантира, че животът на електролитния кондензатор не е по-малък от стойността, обещана от производителя. Номиналният пулсационен ток на електролитния кондензатор не може да се изчисли директно. Не е лесно да се тестват няколко параметъра, за да се определи, но трябва да се извърши определена партида тестове за живот, за да се определи, което ще струва значителни разходи и време. Популярният метод за определяне на тока на пулсации чрез тестване на максималното повишаване на температурата на сърцевината вътре в електролитния кондензатор не е изчерпателен, като се има предвид само нагряването при електролиза, без да се вземат предвид много други фактори. Например, ако уплътнението на електролитния кондензатор е лошо, дори ако повишаването на температурата на електролизата не е голямо, електролитът ще излезе бързо при по-висока температура на околната среда и електролизата ще се провали. В допълнение, как да се определи максималната температура вътре в електролитния кондензатор и как да се определи грешката, причинена от теста, не е ясно дадено.
В процеса на използване на електролитен кондензатор, за да се осигури експлоатационният живот на електролитния кондензатор, потребителите трябва да направят така, че пулсациите на тока на електролизата да не надвишават номиналната стойност, посочена от производителя според действителните условия на работа, тоест номиналната пулсация ток на електролитен кондензатор е максималният пулсационен ток, който може да бъде приложен към електролитния кондензатор, за да се осигури експлоатационен живот при условията, посочени от производителя.
4. Коефициент на честотна корекция
При действителното използване на електролитен кондензатор има различни ситуации. Електролитен кондензатор, използван за силова електроника, обикновено се използва за филтриране след изправяне на мрежата и филтриране след изправяне на висока честота (f По-малко или равно на 100 kHz). Повечето производители на електролитни кондензатори обаче ще дадат директно номиналния пулсационен ток при 100kHz или 120Hz. Номиналният пулсационен ток на електролитния кондензатор има различни стойности при различни честоти. Обикновено производителите на електролитни кондензатори са дали коефициенти за корекция на честотата. Когато се използва при различни честоти, номиналният пулсационен ток трябва да се коригира.
Коефициентът на корекция на тока на пулсации се определя от производителя на алуминиевия електролитен кондензатор на чип в съответствие с дизайна на продукта, производителността и производствения процес на материала. След като се вземат предвид тези условия, ESR на електролитния кондензатор всъщност се тества като функция на честотата. Съгласно принципа, че номиналният пулсационен ток нагряване е еднакъв при различни честоти, т.е. If12 (f1) × ESR（f1）=I2f2(f2) × ESR（f2）
Сред тях f1 и f2 са честотите на различни пулсационни токове.
ESR (f1) и ESR (f2) са еквивалентното серийно съпротивление на електролитен кондензатор съответно при f1 и f2 честоти. If1 и If2 са номиналният пулсационен ток на електролитен кондензатор съответно при f1 и f2 честоти.
Всъщност пулсационният ток на електролитния кондензатор е много сложен и има няколко прости хармоници. Дали пулсационният ток с прекъснати честоти надвишава номиналния пулсационен ток може да се определи съгласно следната формула: калоричната стойност на пулсационния ток за единица време при електролиза (Q) Сумата от калоричната стойност за единица време на хармоничния пулсационен ток при всяка честота е Q=∑ Ifi2 × ESR（fi ）（i=0,1,23...N）
Ifi е компонентът на пулсационния ток при тази честота, когато честотата на преминаване на електролитния кондензатор е fi, а ESR (fi) е еквивалентното серийно съпротивление на електролитния кондензатор при тази честота.
Номинален пулсационен ток I{{0}} (f0) при f0 честота, генериране на топлина за единица време при електролиза Qf0: Qf0= I02 (f0) ​​× Ако ESR (f0) Q По-малко или равно на Qf0, това показва, че пулсационният ток, преминаващ през електролиза, не надвишава номиналната стойност и производителят предоставя гарантиран живот на номиналното напрежение при номинална температура.
If Q>Qf0, токът на пулсации в електролитния кондензатор надвишава номиналната му стойност. Срокът на експлоатация при номинална температура и напрежение не може да достигне обещания от производителя срок на експлоатация.
Ifi е компонентът на всяка честота на пулсационния ток, който може да бъде получен чрез спектрален анализ на пулсационния ток.
Горната формула може също да се трансформира в:
Q/Qf{{0}} –{∑[ESR（fi ）/ESR（f0）]}/I02（f0）
Всъщност, тъй като ESR на електролитния кондензатор се променя с времето на използване, той се увеличава с времето на използване и за да се осигури надеждност, ESR обикновено е по-голям от действителната стойност. Правилото за промяна на ESR (fi) с времето за използване на електролизата е същото, стига да се измерва правилото за промяна на ESR (fi) и относителната стойност на ESR (fi)/ESR (f{{{{1} }}}) спрямо определена честота (f0) се изчислява.
If Q/Qf0.>1. Показва, че токът на пулсации в електролитния кондензатор е по-голям от номиналната му стойност.
Ако Q/Qf0< 1. It indicates that the ripple current in the electrolytic capacitor is less than its rated value.
Ако Q/Qf0= 1. Това показва, че токът на пулсации в електролитния кондензатор е равен на номиналната му стойност.
При практическа употреба, като се имат предвид изискванията за надеждност, токът на пулсации в електролитния кондензатор обикновено е 80 процента от номиналната му стойност.