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电解电容器范文1
关键词：铌电解电容器 制造工艺 工序
中图分类号：TF84 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）08（b）-0087-01
1 铌电解电容器主要结构介绍
铌电解电容器的组成主要分为两大部分，即阴极和阳极。阴极是由一类介质为Nb205的半导体MnO2形成，阳极是由铌引出线与烧结铌块这两类材料组成。石墨与Ag一起交合作用引出阴极的这一部分，以银膏作引线框架跟烧结铌块结合成阴极引出线，还用传统的焊接的工艺把引线框架与烧结铌块结合成阳极引出线，最外面就用环氧树脂包起来，以激光的方式在环氧树脂上面注明相应的符号与标记，通过外观处理与核查，制作成了铌成品的电解电容器。这是该电容器成品的结构制作原理，这是一类性能比较好的使用年限较长的电子元器件，广泛应用于计算机、移动通讯、家居电器产品以及深化的航天航空相关行业。
2 铌电解电容器的电性能参数
固态的铌电解电容器的主要电性能参数体现为这样四个方面：漏电流和等效串联电阻（ESR）、在损耗角正切、有标称电容量以及额定电压等。这四方面的参数重点体现着电容器性能的常用参数。由于本文篇幅有限，下面重点介绍两方面的电容性能参数。
2.1 电容量
铌电容器的容量，在学术界通常用这样的公式来表示：C=s/t
用这个公式中的“E”表示的是一类介电常数，，而公式中的字母“C”表示电容量，Nb205的数值为27。“t”则为电容器介质膜的厚度值。“S”一般情况下表示的是电容器的表面积。介质膜厚度值是铌电容器的形成电压来产生的，常规的状态下是每伏特20安培，假设是厚度用形成电压VF表示的话，那么关系就变为：C=ks/VF。这个式子中，K就是常数项，一般取值为1.35。
钮电容器的存储容量是根据形成电压和芯子的表面积来确定的。芯子的表面积部分包含了如铌粉成型、烧结并组合起来的的许多的孔烧结块细孔的综合表面积，一般是用CV值来确定。电容存储容量则是电容的芯子的湿式容量（Cw），不过芯子的表面上所特有的固体状的电解质做成电容器以后，固态的容量（CS）会减少一部分。
2.2 额定电压
额定的电压是指在一定的相对室外环境温度的情况下，所能够加入到电容器上的最高的直流工作电压的相关系列数值，这个数值一般是比较稳定的，所以叫做“额定电压（一般用英文UR表示）。额定电压尽管不是用来测量电容器的容量系数，不过由于其加载在电容器上，它与工作状态的电压数值有密切的关系，一般在学术界的判别办法是用低于正常的额定电压值的测定。在使用电容产品时，如果降低了施加电压对于延长产品使用时间有非常明显的意义。
通常情况下，固态的铌电解电容器的额定电压系列常由如下数值组合而成：
4.0，6.3，10，16，20，25，35，50
科学上，用UR来表达额定电压，单位是伏特（V），当然这仅仅是指直流的电压数值。
3 铌电解电容器的被膜制造工艺技术分析
在许多电力生产过程中，铌电解电容器的制造工艺有许多，被膜工艺是其中的重点工艺。这项工作是铌电解电容器制造与生产中的重要工序，且根据不一样的铌电容器被膜方法与工艺的使用，就会有不一样的特性的电解电容器。下文将对铌电解电容器的被膜工艺特点作详细分析。
3.1 被膜制造工艺含义
被膜的工艺对铌电容的损耗角正切大小、等效串联电阻以及漏电流电容量的稳定性等参数特征有主导作用。要真正地提高铌电解电容器的工作性能，就要从不一样的思维维度去探求新的铌电解电容器的被膜工艺方法与工艺，这其中主要有干式被膜法、化学还原法、湿式被膜法电解法等四类，这些方法与工艺对不一样的方法生成二氧化锰层的化学有物理相关性能及对电容器的特殊的性能的施加影响，都进行了详尽的、深入的、广泛的探究，其中经常充分的实践运用，成功开创了湿式被膜法。最近的研究表明，在被膜浸渍与被膜次数两方面的实践探究结果证实了铌电解电容器的硝酸锰浸渍的次数同有关的化学与物理参数与成比较大的联系性、相关性。
3.2 铌电解电容器的被膜制造工艺工序介绍
铌电解电容器的被膜制造工艺被膜工序是指所有的组成阴极层作业类的统称，它可以简略地分成这样几道小工序。
（1）进行空烧。铌电解电容器的被膜制造工艺进行空烧的主要是为了除掉Nb205氧化膜层上的表面上的相关杂碎物质，另外就是为了激发Nb205氧化膜层的表面上的活性度，以确保它表面的物理附着性以及化学浸润性。
（2）深入浸渍。刚才在铌电解电容器的被膜制造工艺提及了许多次的将有关介质浸渍到Mn（MO3）2这种溶液当中，为了让这类Mn（MO3）2溶液逐步深入地浸润到Nb205氧化膜层的内部去，这种用来工艺所用的溶液的浓度会由稀薄变为较浓。
（3）脱水程序。由于Mn（MO3）2这种特殊溶液在浸润的过程当中，主要是以六个结晶水的化学形态而存在的，加入脱水这道程序的根本目的主要是为了使电容器被膜过程中去除这六个结晶状态的水。具体的反映方程公式表示是这样的：
（4）常态热分解。这个过程就是为了完成如下公式的反映，以形成相关的阴极层。公式为：
（5）促进中间形成。为修补Nb205氧化膜层就要进行确保中间介质的形成，这个过程不是很快，修补的原理跟赋能工序的一般的形成过程相差无几。
3 结语
电子仪器设备的科学家们经过许许多多的综合实验数据、实验和有关图片的详细分析，证实了铌电解电容器的被膜工艺的新技术不仅可以取得性能较为稳健MnO的阴极层，还可以提升生产效益与提高制造工艺效率。
参考文献
[1] 钟晖，李荐，戴艳阳，等.铌电解电容器最新研究发展动态[J].稀有金属，2002，26（2）：139-142.
[2] 卢云，蒋美莲，杨邦朝，等.铌电解电容器研究动态[J].材料导报，2005，19（5）：23-25.
电解电容器范文2
1、滤波作用。在电源电路中，采用并联电解电容的办法，能使输出的电压电流更为干净、稳定；
2、可有效改善电源的质量。电容器有储存能量的作用，容量足够大的电解电容器，可有效改善电源的低频阻抗，从而可提高瞬间动态质量；
3、根据电容器的原理和特性，电容还有对音乐频率的分频作用。在汽车音响里，很多分频器都是根据电阻、电容和电感的原理设计。
4、耦合作用。电容在音频信号的通道中，能使强、弱电的两个电路系统通过电容器而隔离，但通过电容器的耦合，又能使音频信号得到连续。耦合电容多采用耐压较高、体积稍大的CBB无极电容。
电解电容器范文3
关键词：薄膜电容器自愈性新能源汽车辅助动力源
中图分类号：F407.471 文献标识码：A 文章编号：
1.引言
随着经济的发展和人民生活水平的提高，越来越多的人开始关注生活品质。家用汽车普及率在不断攀升，汽车工业成为国民经济的支柱产业。然而，汽车在为人们提供快捷、舒适、便利生活的同时也面临着能源及环保的双重压力。当前，传统的汽车工业主要以石油作为燃料，然而石油作为不可再生资源终将枯竭。因此，发展新能源汽车是解决能源短缺，降低国民经济对石化能源依赖的必由之路，它必将成为汽车行业发展的风向标。新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车，包括混合动力汽车、纯电动汽车、燃料电池汽车等[1]。目前，制约新能源汽车发展的瓶颈主要是续航能力弱，如何提高新能源汽车的车载能量和续驶里程成为研究者们面临的首要难题。
薄膜电容器又称作塑料薄膜电容，它是以有机塑料薄膜做介质，以金属箔或金属化薄膜做电极，通过卷绕方式制成，其中以聚酯膜介质和聚丙烯膜介质应用最广。薄膜电容器具有很多优良的特性，是一种性能优异的电容器。它的主要特性如下：体积小，无极性，绝缘阻抗高，频率响应宽，其单体工作电压可达上千伏，不需要进行充放电均衡控制，可直接将多个薄膜电容器并联起来，以提高整体的工作电容量。
本文对薄膜电容器的电性能进行了分析，探讨了其与电解电容器相比的优越性以及其作为新能源汽车辅助动力源的可行性，并对其发展趋势和应用前景进行了展望。
薄膜电容器的电性能研究
2.1 自愈性
自愈性是衡量电容器抗过压能力的重要指标。当工作电压过大时，薄膜介质由于在某点存在缺陷容易出现击穿短路现象，而击穿点的金属化层可在电弧作用下瞬间融化蒸发掉。在这一阶段放电区的长度不断扩展。当放电结束后，放电区的温度迅速下降使得蒸发的一部分介质又重新凝聚起来，在放电电极的周围形成明显的绝缘层，从而把击穿区域隔离开来，使电容器的两极相互绝缘而仍能继续工作。从而极大提高了电容器工作的可靠性。正是由于这一特殊性能，薄膜电容器的抗浪涌电压能力大于1.5倍的额定电压，而普通电解电容允许承受的最大浪涌电压只有1.2倍额定电压。同时，由于薄膜电容器的塑料薄膜介质采用分割膜技术[2]，理论上不会产生短路击穿的现象，这都大大提高了这类电容器的耐过压能力及安全性能。
2.2 温度特性
薄膜电容器具有良好的温度特性，由于其采用的介质材料是高温聚丙烯薄膜，其工作温度范围可以从-40℃-105℃，具有电解电容器所没有的温度特性。如图1所示。
图1 1KHz频率下两种电容器的容量随温度变化曲线
通过测量薄膜电容器和电解电容器在固定频率下电容量随温度的变化值，可以看出：薄膜电容器的容量随着温度的升高总体呈下降趋势，但下降的比例很小，只有300PPM/℃左右；而电解电容器的容量随温度变化值不论是在高温还是低温段都大了很多，为200-600PPM/℃。薄膜电容器良好的温度特性，大大降低了其对使用环境的限制，无论是在寒冷的北方或是炎热的沙漠地区都能够正常工作。而电解电容器由于其电解液的存在，低温环境下很可能会凝固，使其性能大为减弱，从而导致电机控制器不能正常工作。
2.3 频率特性
任何电容器在电场力作用下都要消耗能量，通常我们把电容器在电场力作用下单位时间内因发热而消耗的能量叫做电容器的损耗，用有功功率表示。然而有功功率不能说明电容器损耗特性方面的质量情况，于是我们用损耗角正切值来确切的表示电容器的损耗特性。高频损耗是薄膜电容器的一个重要的指标，它直接影响整机的可靠性。当前，许多电子仪器设备使用的控制器开关频率都较高，大约在10KHZ左右。这就要求产品的高频性能好，但对于电解电容器来说很难实现。我们通过实验分别测量了薄膜电容器和电解电容器在室温下电容量随频率的变化值，如图2所示。
图2 室温下两种电容器的容量随频率变化曲线
可以看出，电解电容器的容量随着频率增加逐渐减少，而薄膜电容器则基本不变。同时我们还测量了室温下两种电容器的介质损耗角正切值随频率的变化值，如图3所示。可以看出，随着频率的增加电解电容器的损耗急剧加大，但薄膜电容器的容量仅有微小变化。通过比较我们可以看出，薄膜电容器的工作频率范围宽且高频损耗低，具有良好的频率特性。
图3 室温下两种电容器的介质损耗角正切值随频率变化曲线
薄膜电容器在新能源汽车领域的应用分析
当前新能源汽车的主要发展方向是电动汽车，其动力源主要靠电能提供，其难点在于电力储存技术，如何提高电动汽车的车载能量及续航能力是目前面临的主要问题。当前，电动汽车主要依靠蓄电池存储电能。考虑在路况拥堵的情况下，车辆需要频繁的加速、减速、制动，而每次制动的时间往往很短。在此期间电机会产生脉动的再生电流。如果我们能够充分利用再生电流，通过能量转换技术将车辆减速时的动能转化成电能并进行储存再利用，将大大提高电动汽车的车载能量及续航能力。由于蓄电池的充电时间往往较长，需要十几分钟乃至几小时。将蓄电池用作再生能量的存储其回收效率过低。而电容器的充放电过程只需要几秒钟时间，将其用作电动汽车的辅助动力源可大大提高电动汽车的车载能量及续航里程。
目前，电动汽车上采用的电容器主要是双层电容器，也称作超级电容器[3]。它是一类电解电容器，其电极可以被视为悬浮在电解质中的两个多孔电极板。当给极板通电时，正极板吸引电解质中的负离子，负极板吸引正离子，实际上形成两个容性存储层，被分离开的正离子在负极板附近，负离子在正极板附近，通过极化电解质实现储能过程。超级电容器的工作电压偏低，一般不到十伏。为了提高整体工作电压，需要将多个电容器串联使用。同时还需要一套电容控制系统，保证电容组中的单体放电均衡。这些都导致了超级电容器的成本高且结构复杂。
通过以上对薄膜电容器的电性能研究可以看出，其与电解电容器相比，具有工作电压高，抗过压能力强，使用温度范围宽，高频特性好等优势，并且结构简单，成本低。考虑电动汽车中使用的电路设计有过压、反向电压，同时还有长寿命的要求，薄膜电容器无疑是电动汽车作为直流支撑电容的最佳选则。当然，薄膜电容器也存在一定缺陷，比如容量稳定性不如电解电容器，长期工作易造成容量降低，无法承受较大电流。因此，需要进一步解决其电容量及耐受力等问题，才能广泛应用于实际生产中。
结论
本文通过对薄膜电容器的自愈性、温度特性、频率特性的分析和研究，探讨了其作为新能源汽车辅助动力源的可行性。结果表明，薄膜电容器具有良好的自我修复能力，且耐过压能力强，工作温度范围宽，高频特性好。作为新能源汽车的辅助动力源具有明显的优势。将其用作制动再生能量的回收，可以改善电动汽车的性能、延长蓄电池的使用寿命，从而解决新能源汽车车载能量低，续航里程短的问题。但由于薄膜电容器的容量会随使用时间逐渐减少，并且承受大电流能力较差，制约了其在新能源汽车领域的应用。因此，还需要通过进一步研究才能够用于实际生产中。
参考文献
[1] 王文伟，毕文华编著.电动汽车基础知识[M].北京机械工业出版社,2010.
电解电容器范文4
关键词：通用变频器 主电路 控制电路板 故障
1.引言
电力电子技术、微电子与集成电路控制技术的发展，不断推动通用变频器技术向着多功能、智能化、性价比更优的方向发展。然而，随着变频器的普及和应用，其故障维修问题也日渐突出。通用变频器在现场运行中受到不利影响的因素各种各样、不尽相同，因此发生故障的原因千差万别，同样的故障类型可能是由不同原因引起的，同样的故障原因也可能引起不同的故障类型，有些故障原因表现的比较明显，而有些则很隐讳，因此现场经验显得尤为宝贵。下面，就结合现场经验，谈一下通用变频器主要部件--主电路和控制电路板在实际运行中出现的故障。
2.主电路
通用变频器的主电路主要由整流模块、滤波电容、逆变模块、限流电阻、继电器等组成。其中，影响通用变频器寿命的主要元件之一是滤波电容器(大容量铝电解电容器)，它的寿命主要是由加在其两端的直流电压和内部温度所决定，在主回路设计时已经充分考虑了直流环节可能出现的最高电压，所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定性作用，其相对温度劣化特性直接影响通用变频器的寿命，因为电解电容器内部化学反应随着温度的升高会加速劣化，而电解电容器的内部温度是其周围环节温度与由脉动电流而引起的温升之和，在电解电容器劣化过程中，会使电容量减小、漏电流和介质损耗tgδ值增大等。因此，一方面应在安装通用变频器时考虑环境温度的影响，另一方面，当谐波干扰较大时应采取措施减小脉动电流，如在中间回路加装直流电抗器、在输入端加交流电抗器，从而延长电解电容和通用变频器的寿命。
整流模块和逆变模块及电流传感器故障损坏现象较为少见，一旦故障则是破坏性的，一般有明显的特征，故障原因主要是由于电源缺相、过电压，输出侧过负载、过电流、接地等。整流模块损坏的主要原因是由于电源三相电压不平衡较大、电源阻抗过小或同一电源变压器上装有晶闸管负载或无功功率补偿电容器。
电流互感器损坏，其现象表现为，变频器主回路送电，当变频器未起动时，有电流显示且电流在变化，这样可判断互感器已损坏，但有时会有比较小的稳定电流显示，这是由于电流互感器的下限值非线性特性引起的，属于正常状态。
通用变频器内部元件也有偶尔然故障，如逆变器的驱动光耦合器故障；还有因操作时不慎使控制端子不适当的闭合，如因连接线有毛刺致使相邻端子短接，造成短路，如果发生在控制回路，通用变频器会出现EEPROM故障信息，只有对其重新置位就可以消除，但严重时需要送制造厂做软件恢复修复。
在维护保养时，应通过测量电解电容器的容量来判断其劣化程度，当电容低于初期值的80%、绝缘阻抗在5MΩ以下时，应考虑更换电解电容器。
3.控制电路板
控制电路板是通用变频器的心脏部分，由于采用SMT贴片制造技术，具有很高的可靠性，本身出现故障的概率极小，由于集成芯片的各引脚之间的距离极小，要特别注意防止高电物质掉入，在粉尘大、湿度大的场合要注意，否则极易引起故障。在通用变频器运行环境较差的场合，应选用IP等级高的机型，另外要注意防尘，并增加清扫次数。
如上所述，控制电路板上的电路种类较多，同样，最影响通用变频器寿命的也是电路中的电容器和逆变器电路中的缓冲电容器，其特性与前述相同，但电容量比滤波电容器小得多，通过的脉动电流基本恒定，不受主回路的影响，其寿命主要由温度和通电时间决定。另外，与主回路不同的是，由于电容器数量较多，且都焊接在电路板上，通过测量电容量来判断劣化情况是比较困难的，一般根据目测观察其表面是否有异常，然后确定测量点，找出故障位置；还可以通过置换控制电路板的方法判断故障，必要时更换新的控制电路板。
控制电路板上的电流、电压检测通道如果损坏会出现过电流故障。控制电路板损坏，可能是由于环境太差，有导电性固体颗粒附着在电路板上或有腐蚀性气体，使控制电路板腐蚀而致绝缘降低；控制电路板的零电位是与机壳连在一起的，由于接地不良，会使控制电路板的零电位受干扰，造成控制电路板损坏；另外，由于连接插件松动，如电流或电压反馈信号线接触不良，会出现过电流故障时有时无的现象等。
电源电路是为通用变频器本身提供工作电源，如控制端子用电源、逆变器驱动电源、操作显示板电源及风扇用电源等，这些电源都是从主电路的直流电压回路取出后、通过开关电源再由内部变压器分路整流得到的，因此，某一回路的电源短路，除了使本回路的整流受损外，还可能影响其他电源部分，如误将本机提供的控制端子用电源与公共地短接，将致使电源电路上的变压器或开关电源部分损坏；风扇电源的短路将导致其他电源故障等。
逆变器驱动电路和缓冲电路以及过电压、缺相等保护电路，与控制板间通过耦合器相连接，控制电路板将PWM驱动信号输入到逆变器功率模块上，或保护电路将故障信号传输到控制电路板上，所以在检测逆变器模块的同时，还应测量光耦合器，以判断逆变器是否受到影响。
4.结语
总之，通用变频器是一种具有丰富功能特性的智能化装置，能够为人们提供一个按照实际需要，自行构造一个适用而可靠的控制系统的途径。然而，实际运行过程中，必须要做好其主要部件--主电路和控制电路板的保养维护工作，确保通用变频器运行的安全性可靠性因此，具有一定的理论基础与现场应用经验是十分宝贵的。
参考文献：
[1]刘松林.《通用小功率变频器故障浅议》.设备管理与维修,2000
[2]曲延昌.《一起变频器故障的芯片级维修》.设备管理与维修,2010
[3]高大鹏,史国萍,安茂奎.《变频器常见故障分析和预防措施》.黑龙江科技信息,2010
[4]王仁祥.《通用变频器选型与维修技术》.中国电力出版社,2004
电解电容器范文5
关键词：铝电解电容器；化成；磷酸；比容
铝电解电容器是广泛应用于电子工程中的重要电子元件之一，最大优点是在同样耐压下的单位体积电容量很大[1，2]。电极箔（化成箔）是铝电解电容器的核心材料，为了提高铝电解电容器单位体积的容量，普遍的方法一是经过扩面腐蚀提高铝箔的表面积，二是改变化成工艺的流程和配方来提高腐蚀箔的比容的转化率，从而提高比容。但对于中高压电容器用电极箔还有另一种提高比容的方法：将高温纯水煮后的腐蚀箔经过含有特定化学试剂的溶液浸渍，再进行相应电压下的化成处理。这一方法尤其适用于中压化成箔[3-5]。通过大量的试验对比和试验的化成箔性能及使用效果分析，确认经过磷酸前处理的中压化成箔比没有磷酸前处理的比容有所提高。
1 试验方法
1.1 试验用材料和仪器：中压腐蚀箔275Vf测试比容为1.85μF/cm2，化工材料电容器级己二酸铵、硼酸、磷酸，纯水；化成电源，可控温化成槽，耐压测试仪，容量测试仪。
1.2 试验一（无磷酸前处理），沸腾纯水中煮5分钟，60℃纯水浸渍1分钟，在3g/L、85℃的己二酸铵溶液中加电，50mA/cm2恒流升压到300V后恒压5分钟，然后取出清洗，再在50g/L、85℃的硼酸和1g/L硼砂混合水溶液中50mA/cm2恒流升压到300V后恒压10分钟，取出用纯水冲洗干净，在100℃的干燥箱中烘干，待测试。
1.3 试验二（有磷酸前处理），沸腾纯水中煮5分钟，然后用0.5%磷酸60℃水溶液浸渍1分钟，用常温纯水冲洗干净，然后在3g/L、85℃的己二酸铵溶液中加电，50mA/cm2恒流升压到300V后恒压5分钟，然后取出清洗，再在50g/L、85℃的硼酸和1g/L硼砂混合水溶液中50mA/cm2恒流升压到300V后恒压10分钟，取出用纯水冲洗干净，在100℃的干燥箱中烘干，待测试；其它条件相同只改变磷酸溶液的浓度1.0%、1.5%、2.0%再做3组数据。
1.4 试验三（有磷酸前处理），沸腾纯水中煮5分钟，然后用1%磷酸50℃水溶液浸渍1分钟，用常温纯水冲洗干净，然后在3g/L、85℃的己二酸铵溶液中加电，50mA/cm2恒流升压到300V后恒压5分钟，然后取出清洗，再在50g/L、85℃的硼酸和1g/L硼砂混合水溶液中50mA/cm2恒流升压到300V后恒压10分钟，取出用纯水冲洗干净，在100℃的干燥箱中烘干，待测试；其它条件相同只改变磷酸溶液的温度，磷酸的温度分别为55、60、65、70℃再做4组数据。
2 结果与讨论
表1为在温度恒定的情况下，改变前处理磷酸浓度的化成箔性能对比数据。从表中可以看出，化成箔的比容随着磷酸浓度的变化而变化，从试验数据上看在磷酸浓度为1.0%的时候比容系数最高，随着磷酸浓度继续升高比容系数反而变小。
表2为在磷酸浓度恒定的情况下，改变磷酸前处理温度的化成箔性能对比数据。从表2中可以看出，磷酸浓度不变，温度在适当范围改变，化成箔的比容系数随温度的高低也表现出相应的变化，随着温度的升高，化成箔比容系数先增加后减小。
试验用腐蚀箔是电子光箔经过电化学扩孔后的一种半成品，其微观结构是分布比较均匀与表面垂直有一定深度的小孔洞，如图1所示。因腐蚀工艺和参数设定不同，其孔洞大小和深度有所区别。随着化成电压的升高，隧道孔孔洞逐步增大。
化成箔是在腐蚀箔的基础上经过电化学的方式在腐蚀箔的表面形成一层氧化铝作为电容器的绝缘介质，中高压电极箔化成时为了节省能源，化成前必须经过一道纯水煮沸的工序，中压化成一般5分钟，使腐蚀箔表面生成水合氧化铝，再经过电化学处理就形成氧化铝绝缘介质，但在前处理水煮生成水合氧化铝过程中，其最外层会产生一种羽状水含量较高的氧化铝胶体，尤其是中压在后面的化成中很难转化为无水氧化铝，影响了氧化膜的质量和化成箔的比容，但经过稀磷酸在一定温度和时间内的处理，可以将外部的羽状水合氧化铝胶体溶解去除，这样可以提高氧化膜质量和适当提高比容，如图2所示。
3 结论
通过磷酸前处理在中压电极箔化成试验数据数据和原理的分析，可以得出以下结论：（1）中压电极箔化成时，利用适当浓度稀磷酸在一定温度范围内做二次前处理可以提高中压化成箔的比容2～3%。（2）中压电极箔化成时，利用适当浓度稀磷酸在一定温度范围内做二次前处理可以提高中压化成箔的耐水性，即减小Tr60的时间。
参考文献
[1]毛卫民，何业东.电容器铝箔加工的材料学原理[M].北京：高等教育出版社，2012.
[2]林学清，洪雪宝.铝电解电容器工程技术[M].厦门：厦门大学出版社，2006.
[3]黄子石.铝电解电容器用阳极铝箔扩面增容研究[D].长沙：中南大学，2008.
电解电容器范文6
变频器由主回路、电源回路、IPM驱动及保护回路、冷却风扇等几部分组成。其结构多为单元化或模块化形式。由于使用方法不正确或设置环境不合理,很容易造成变频器误动作及发生故障,或者无法满足预期的运行效果。为防患于未然,事先对故障原因进行认真分析尤为重要。
1.1 主回路常见故障分析
主回路主要由三相或单相整流桥、平滑电容器、滤波电容器、IPM逆变桥、限流电阻、接触器等元件组成。其中许多常见故障是由电解电容引起。电解电容的寿命主要由加在其两端的直流电压和内部温度所决定,在回路设计时已经选定电容器的型号,所以内部的温度对电解电容器的寿命起决定作用。电解电容器会直接影响到变频器的使用寿命,一般温度每上升10 ℃,寿命减半。因此,一方面在安装时要考虑适当的环境温度,另一方面可以采取措施减少脉动电流。采用改善功率因数的交流或直流电抗器可以减少脉动电流,从而延长电解电容器的寿命。
在电容器维护时,通常以比较容易测量的静电容量来判断电解电容器的劣化情况,当静电容量低于额定值的80%,绝缘阻抗在5 MΩ以下时,应考虑更换电解电容器。
1.2 主回路典型故障分析
故障现象:变频器在加速、减速或正常运行时出现过电流跳闸。首先应区分是由于负载原因,还是变频器的原因引起的。如果是变频器的故障,可通过历史记录查询在跳闸时的电流,超过变频器的额定电流或电子热继电器的设定值,而三相电压和电流是平衡的,则应考虑是否有过载或突变,如电机堵转等。在负载惯性较大时,可适当延长加速时间,此过程对变频器本身并无损坏。若跳闸时的电流在变频器的额定电流或在电子热继电器的设定范围内,可判断是IPM模块或相关部分发生故障。首先可以通过测量变频器的主回路输出端子U、V、W,分别与直流侧的P、N端子之间的正反向电阻,来判断IPM模块是否损坏。如模块未损坏,则是驱动电路出了故障。如果减速时IPM模块过流或变频器对地短路跳闸,一般是逆变器的上半桥的模块或其驱动电路故障;而加速时IPM模块过流,则是下半桥的模块或其驱动电路部分故障。发生这些故障的原因,多是由于外部灰尘进入变频器内部或环境潮湿引起。
1.3 控制回路故障分析
控制回路影响变频器寿命的是电源部分中平滑电容器和IPM电路板中的缓冲电容器,其原理与前述相同,但这里的电容器中通过的脉动电流是基本不受主回路负载影响的定值,故其寿命主要由温度和通电时间决定。由于电容器都焊接在电路板上,通过测量静电容量来判断劣化情况比较困难,一般根据电容器环境温度以及使用时间,来推算是否接近其使用寿命。
电源电路板给控制回路、IPM驱动电路和表面操作显示板以及风扇等提供电源,这些电源一般都是从主电路输出的直流电压,通过开关电源再分别整流而得到的。因此,某一路电源短路,除了本路的整流电路受损外,还可能影响其他部分的电源,如由于误操作而使控制电源与公共接地短接,致使电源电路板上开关电源部分损坏,风扇电源的短路导致其他电源断电等。一般通过观察电源电路板就比较容易发现故障点。
逻辑控制电路板是变频器的核心,它集中了CPU、MPU、RAM、EEPROM等大规模集成电路,具有很高的可靠性,本身出现故障的概率很小,但有时会因开机而使全部控制端子同时闭合,导致变频器出现EEPROM故障,这时只要对EEPROM重新复位就可以了。
IPM电路板包含驱动和缓冲电路,以及过电压、缺相等保护电路。从逻辑控制板来的PWM信号,通过光耦合将电压驱动信号输入IPM模块,因而在检测模块的同时,还应测量IPM模块上的光耦。
1.4 冷却系统
冷却系统主要包括散热片和冷却风扇。其中冷却风扇寿命较短,临近使用寿命时,风扇产生震动,噪声增大最后停转,变频器出现IPM过热跳闸。冷却风扇的寿命受陷于轴承,大约为10 000～35 000 h。当变频器连续运转时,需要2～3年更换一次风扇或轴承。为了延长风扇的寿命,一些产品的风扇只在变频器运转时而不是电源开启时运行。
1.5 外部的电磁感应干扰
如果变频器周围存在干扰源,它们将通过辐射或电源线侵入变频器的内部,引起控制回路误动作,造成工作不正常或停机,严重时甚至损坏变频器。减少噪声干扰的具体方法有:变频器周围所有继电器、接触器的控制线圈上,加装防止冲击电压的吸收装置,如RC浪涌吸收器,其接线不能超过20 cm;尽量缩短控制回路的配线距离,并使其与主回路分离;变频器控制回路配线绞合节距离应在15 mm以上,与主回路保持10 cm以上的间距;变频器距离电动机很远时(超过100 m),这时一方面可加大导线截面面积,保证线路压降在2%以内,同时应加装变频器输出电抗器,用来补偿因长距离导线产生的分布电容的充电电流;变频器接地端子应按规定进行接地,必须在专用接地点可靠接地,不能同电焊、动力接地混用;变频器输入端安装无线电噪声滤波器,减少输入高次谐波,从而降低从电源线到电子设备的噪声影响;同时在变频器的输出端也安装无线电噪声滤波器,以降低其输出端的线路噪声。
1.6 安装环境
变频器属于电子器件装置,在其说明书中有详细的安装使用环境的要求。在特殊情况下,若确实无法满足这些要求,必须尽量采用相应抑制措施。振动是对电子器件造成机械损伤的主要原因,对于振动冲击较大的场合,应采用橡胶等避振措施;潮湿、腐蚀性气体及尘埃等将造成电子器件锈蚀、接触不良、绝缘降低而形成短路,作为防范措施,应对控制板进行防腐防尘处理,并采用封闭式结构;温度是影响电子器件寿命及可靠性的重要因素,特别是半导体器件,应根据装置要求的环境条件安装空调或避免日光直射。
除上述几点外,定期检查变频器的空气滤清器及冷却风扇也是非常必要的。对于特殊的高寒场合,为防止微处理器因温度过低不能正常工作,应采取设置空气加热器等必要措施。
1.7 电源异常
电源异常大致分3种,即缺相、低电压、停电,有时也出现它们的混合形式。这些异常现象的主要原因,多半是输电线路因风、雪、雷击造成的,有时也因为同一供电系统内出现对地短路及相间短路。而雷击因地域和季节有很大差异。除电压波动外,有些电网或自行发电的单位,也会出现频率波动,并且这些现象有时在短时间内重复出现。为保证设备的正常运行,对变频器供电电源也提出相应要求。
如果附近有直接启动的电动机和电磁炉等设备,为防止这些设备投入时造成的电压降低,其电源应和变频器的电源分离,减小相互影响。
对于要求瞬时停电后仍能继续运行的设备,除选择合适价格的变频器外,还应预先考虑电机负载的降速比例。当变频器和外部控制回路都采用瞬间停电补偿方式时,失压回复后,通过测速电机测速来防止在加速中的过电流。
对于要求必须连续运行的设备,应对变频器加装自动切换的不停电电源装置。像带有二极管输入及使用单相控制电源的变频器,虽然在缺相状态也能继续工作,但整流器中个别器件电流过大,及电容器的脉冲电流过大,若长期运行将对变频器的寿命及可靠性造成不良影响,应及早检查处理。
1.8 雷击、感应雷电
雷击或感应雷击形成的冲击电压,有时也会造成变频器的损坏。此外,当电源系统一次侧带有真空断路器时,短路开闭会产生较高的冲击电压。为防止因冲击电压造成过电压损坏,通常需要在变频器的输入端加压敏电阻等吸收器件。真空断路器应增加RC浪涌吸收器。若变压器一次侧有真空断路器,应在控制时序上保证真空断路器动作前先将变频器断开。
2 变频器本身的故障自诊断及预防功能
老型号的晶体管变频器主要有以下缺点:容易跳闸、不容易再启动、过负载能力低。由于IGBT及CPU的迅速发展,变频器内部增加了完善的自诊断及故障防范功能,大幅度提高了变频器的可靠性。如果使用矢量控制变频器中的“全领域自动转矩补偿功能”,其中的“启动转矩不足”“环境条件变化造成出力下降”等故障原因,将得到很好的克服。该功能是利用变频器内部的微型计算机的高速运算,计算出当前时刻所需要的转矩,迅速对输出电压进行修正和补偿,以抵消因外部条件变化而造成的变频器输出转矩变化。
此外,由于变频器的软件开发更加完善,可以预先在变频器的内部设置各种故障防止措施,并使故障化解后,仍能保持继续运行。例如:对自由停车过程中的电机进行再启动;对内部故障自动复位并保持连续运行;负载转矩过大时,能自动调整运行曲线,能够对机械系统的异常转矩进行检测。
