Corrent de ondulació i corrent d'ondulació nominal en el condensador electrolític

1. Corrent ondulat del condensador electrolític
Durant l'ús del condensador electrolític, la tensió aplicada als dos extrems del condensador electrolític fluctua amb el temps. Quan puja i baixa, el condensador es carregarà i es descarregarà, i la càrrega fluirà, formant un corrent. La tensió del condensador electrolític canvia constantment amb el temps, i la seva corba de canvi amb el temps és com deixar caure una pedra a la superfície d'un estany tranquil. Les ondulacions provocades per la pedra a la superfície de l'aigua tenen cims i valls. Per tant, la gent anomena vivament la tensió als dos extrems de la tensió d'ondulació del condensador electrolític. Quan s'aplica la tensió de ondulació al condensador, el condensador es carregarà i es descarregarà. El corrent que es forma al condensador s'anomena vívidament corrent ondulat. El corrent d'ondulació I al condensador electrolític té la següent relació amb la tensió d'ondulació V i la capacitat C als dos extrems, i la quantitat elèctrica Q sobre ell:
Perquè C=Q ⁄ V=(dQ ⁄ dt)/(dV ⁄ dt) dQ ⁄ dt=I
Així que I=C × (dV⁄dt)
2. Corrent d'ondulació nominal del condensador electrolític
Hi ha un paràmetre important en l'ús del condensador electrolític, és a dir, el corrent d'ondulació nominal del condensador electrolític. Els diferents fabricants tenen valors diferents d'aquest paràmetre, és a dir, el corrent d'ondulació nominal dels productes del mateix fabricant, la mateixa especificació i diferents sèries poden no ser els mateixos. El proporciona el fabricant del condensador electrolític. El corrent ondulat en el condensador electrolític i el seu corrent ondulat nominal són dos conceptes diferents.
La determinació del corrent d'ondulació nominal del condensador electrolític la determina principalment el fabricant del condensador electrolític segons l'ús, les condicions de servei i el temps de treball (conegut comunament com a vida útil) del condensador electrolític d'aquesta especificació i el rendiment del material del propi condensador. .
3. Factors a tenir en compte per determinar el corrent d'ondulació nominal d'un condensador electrolític
(1) Vida útil del condensador electrolític
Life és el compromís dels fabricants de condensadors electrolítics amb els usuaris. En resum, és el temps de treball efectiu dels condensadors en determinades condicions de servei. També és una de les preocupacions importants dels usuaris a l'hora de seleccionar un condensador electrolític, que generalment els fabricants donen als seus manuals de producte.
(2) Resistència sèrie equivalent ESR del condensador electrolític
La magnitud de l'ESR determina la capacitat d'escalfament del corrent ondulat en el condensador electrolític. Teòricament, la calor generada pel corrent ondulat en el condensador electrolític (en unitat de temps): aquí I és el valor efectiu del corrent ondulat i ESR és la resistència en sèrie equivalent del condensador.
(3) Quan el condensador electrolític es troba a la temperatura límit superior, la pressió dins del condensador electrolític
Quan es treballa, la temperatura ambient del condensador electrolític és relativament alta. A causa de la pèrdua i l'escalfament del propi condensador electrolític, la seva temperatura interna és superior a la temperatura ambient. L'electròlit líquid del condensador electrolític humit general es vaporitzarà i generarà una determinada pressió de vapor. Aquesta pressió de vapor i la pressió generada per l'aire tancat dins del condensador electrolític constitueixen la pressió total dins del condensador electrolític. La mida de diverses pressions parcials segueix el teorema de la pressió parcial de Dalton. La pressió interna total no ha de ser superior a la resistència a la compressió de la vàlvula de seguretat de la carcassa d'alumini del condensador electrolític, en cas contrari, la vàlvula de seguretat s'obrirà i el condensador electrolític fallarà. La fuita d'electròlit és causada per la diferència entre la pressió interna i la pressió externa del condensador electrolític.
(4) Característiques de segellat del condensador electrolític
Com que l'electròlit del condensador electrolític és líquid, quan el condensador electrolític està funcionant, l'electròlit es vaporitzarà i produirà pressió de vapor. Per evitar que l'electròlit s'escapi i provoqui una fallada electrolítica, el nucli es segellarà amb una carcassa d'alumini i una coberta de goma. El segellat de la coberta de goma amb la carcassa d'alumini i la tija d'alumini del nucli és un segell que no coincideix i hi haurà una certa quantitat de fuites. La mida de la fuita s'afegeix a l'acabat de la superfície de segellat del material de la coberta de cautxú, l'acabat superficial de la carcassa d'alumini i la tija d'alumini i el procés de segellat, a més del grau de concordança entre la tija d'alumini i el forat de la coberta de goma , també està relacionat amb la pressió de vapor saturat generada per l'electròlit quan el condensador electrolític està funcionant. Com més gran sigui la pressió de vapor saturat, més gran serà la diferència de pressió entre el condensador electrolític dins i l'exterior de la carcassa d'alumini, més ràpida serà la fuita d'electròlits i, relativament parlant, la vida útil del condensador electrolític s'escurçarà.
(5) Estabilitat de l'electròlit
Quan l'electròlit funciona al condensador electrolític, la temperatura en si és relativament alta. A més de reparar la pel·lícula positiva d'òxid de làmina, l'electròlit també condueix algunes reaccions químiques. Per exemple, un electròlit que utilitza etilenglicol com a dissolvent experimentarà una reacció d'esterificació a altes temperatures, de manera que l'estabilitat de l'electròlit també té un impacte important en la vida útil de l'electròlisi. Tanmateix, en general, com millor és l'estabilitat, pitjor és la conductivitat, la qual cosa és una contradicció. Per tant, l'ESR de l'electròlisi a alta temperatura a llarg termini no pot ser massa petit.
(6) Altres factors
En general, hi ha molts factors que afecten el corrent d'ondulació nominal del condensador electrolític. A més dels cinc factors importants anteriors, cal tenir en compte la capacitat de l'electròlit per reparar la pel·lícula d'òxid i la pèrdua de la làmina positiva. A més, també s'ha de tenir en compte la fiabilitat del condensador electrolític. El corrent d'ondulació nominal del condensador electrolític es troba a una determinada temperatura i freqüència, i la tensió aplicada a l'electròlisi no supera el valor nominal. El corrent ondulat generat a l'electròlisi no supera el corrent ondulat nominal, la qual cosa pot garantir que la vida útil del condensador electrolític no sigui inferior al valor promès pel fabricant. El corrent d'ondulació nominal del condensador electrolític no es pot calcular directament, no és senzill provar diversos paràmetres per determinar-los, sinó que s'ha de dur a terme una prova de durada determinada per determinar, que costarà un cost i temps considerables. El mètode popular per determinar el corrent ondulat mitjançant la prova de l'augment màxim de la temperatura del nucli dins del condensador electrolític no és complet, només tenint en compte l'escalfament de l'electròlisi, sense tenir en compte molts altres factors. Per exemple, si el segellat del condensador electrolític és deficient, fins i tot si l'augment de la temperatura de l'electròlisi no és elevat, l'electròlit s'escaparà ràpidament a una temperatura ambient més alta i l'electròlisi fallarà. A més, no es donen clarament com determinar la temperatura màxima dins del condensador electrolític i com determinar l'error causat per la prova.
En el procés d'utilitzar un condensador electrolític, per tal de garantir la vida útil del condensador electrolític, els usuaris han de fer que el corrent d'ondulació de l'electròlisi no superi el valor nominal especificat pel fabricant segons les condicions de treball reals, és a dir, la ondulació nominal. El corrent del condensador electrolític és el màxim de corrent ondulat que es pot aplicar al condensador electrolític per garantir la vida útil en les condicions especificades pel fabricant.
4. Coeficient de correcció de freqüència
En l'ús real del condensador electrolític, hi ha diverses situacions. El condensador electrolític utilitzat per a l'electrònica de potència s'utilitza generalment per filtrar després de la rectificació de la xarxa i per filtrar després de la rectificació d'alta freqüència (f Menor o igual a 100 kHz). Tanmateix, la majoria dels fabricants de condensadors electrolítics donaran directament el corrent d'ondulació nominal a 100 kHz o 120 Hz. El corrent d'ondulació nominal del condensador electrolític té diferents valors a diferents freqüències. En general, els fabricants de condensadors electrolítics han donat factors de correcció de freqüència. Quan s'utilitza a diferents freqüències, s'ha de corregir el corrent d'ondulació nominal.
El coeficient de correcció del corrent ondulat el determina el fabricant de condensadors electrolítics d'alumini de xip segons el disseny del producte, el rendiment i el procés de fabricació del material. Després de considerar aquestes condicions, l'ESR del condensador electrolític es prova realment en funció de la freqüència. Segons el principi que l'escalfament del corrent ondulat nominal és igual a diferents freqüències, és a dir, If12 (f1) × ESR（f1）=I2f2(f2) × ESR（f2）
Entre elles, f1 i f2 són les freqüències de diferents corrents ondulats.
ESR (f1) i ESR (f2) són la resistència en sèrie equivalent del condensador electrolític a les freqüències f1 i f2 respectivament. If1 i If2 són el corrent d'ondulació nominal del condensador electrolític a les freqüències f1 i f2 respectivament.
De fet, el corrent ondulat del condensador electrolític és molt complex i hi ha pocs harmònics simples. Si el corrent d'ondulació amb freqüències discontínues supera el corrent d'ondulació nominal es pot determinar d'acord amb la fórmula següent: el poder calorífic del corrent d'ondulació per unitat de temps en electròlisi (Q) La suma del poder calorífic per unitat de temps de corrent d'ondulació harmònic a cada freqüència és Q=∑ Ifi2 × ESR（fi ）（i=0,1,23...N）
Ifi és el component del corrent ondulat a aquesta freqüència quan la freqüència de pas del condensador electrolític és fi, i ESR (fi) és la resistència en sèrie equivalent del condensador electrolític a aquesta freqüència.
Corrent d'ondulació nominal I{{0}} (f{0) a f0 freqüència, generació de calor per unitat de temps en electròlisi Qf{0: Qf0= I02 (f{0) ​​× Si ESR (f0) Q inferior o igual a Qf0, indica que el corrent ondulat que passa per l'electròlisi no supera el valor nominal i el fabricant proporciona un vida útil garantida de la tensió nominal a la temperatura nominal.
If Q>Qf0, el corrent ondulat del condensador electrolític supera el seu valor nominal. La vida útil a la temperatura i tensió nominals no pot arribar a la vida útil promesa del fabricant.
Ifi és el component de cada freqüència del corrent ondulat, que es pot obtenir mitjançant l'anàlisi espectral del corrent ondulat.
La fórmula anterior també es pot transformar en:
Q/Qf{{0}} –{∑[ESR（fi ）/ ESR（f0）]}/I02（f0）
De fet, com que l'ESR del condensador electrolític canvia amb el temps d'ús, augmenta amb el temps d'ús i, per garantir la fiabilitat, l'ESR és generalment més gran que el valor real. La regla de canvi de l'ESR (fi) amb el temps d'ús de l'electròlisi és la mateixa, sempre que es mesura la regla de canvi de l'ESR (fi) i el valor relatiu de l'ESR (fi)/ESR (f{{{{1} }}}) en relació a una determinada freqüència (f0) es calcula.
If Q/Qf0.>1. Indica que el corrent d'ondulació del condensador electrolític és superior al seu valor nominal.
Si Q/Qf0< 1. It indicates that the ripple current in the electrolytic capacitor is less than its rated value.
Si Q/Qf0= 1. Indica que el corrent d'ondulació al condensador electrolític és igual al seu valor nominal.
En l'ús pràctic, tenint en compte els requisits de fiabilitat, el corrent d'ondulació del condensador electrolític és generalment el 80 per cent del seu valor nominal.