Коэффициент рассеяния алюминиевого электролитического конденсатора

Я использую большой алюминиевый электролитический конденсатор (400 В / 470 мкФ / 105 ° C) после мостового выпрямителя 220 В в двигателе.

Во время испытания на обгорание (180 В пост. Тока, 6 А, видимый двигателем) с устройством, генерирующим постоянный крутящий момент, верхняя часть колпака вздулась из-за повышения температуры колпачка всего за 30 минут. Позже мы заменили крышку на тот же тип и записали ее температуру. Он повышался и, по-видимому, не достигал устойчивого состояния, и мы прекратили испытание, как только оно достигло 100 ° C.

Позже мы заменили его другой крышкой (450 В / 470 мкФ / 105 ° С). Он имеет такой же диаметр, но немного выше. Испытание на выгорание прошло гладко, и температура крышки достигла стабильного состояния ~ 85/90 ° C через час.

Неудачный - это шапка Nichicon: http://www.nichicon.co.jp/english/products/pdfs/e-gu.pdf

Переданный является UUcap cap (я извиняюсь, что ссылка на китайском языке, поскольку я не мог найти ее английскую версию.): Http://www.uucap.com.cn/product1_demo.asp?id=70

Я прочитал таблицы данных обеих крышек и нашел их вполне сопоставимыми по параметрам коэффициента рассеяния (0,15 против 0,20) и пульсирующего тока (1900 мА против 1850 мА). Хотя есть несколько переменных:

1. Номинальное напряжение
   • Не удалось: 400 В
   • Прошло: 450 В
2. Размер (DxL) площади конденсаторов.
   • Не удалось: 35 мм х 40 мм
   • Прошло: 35мм х 50мм
3. Внешность
   • Не удалось: верхняя часть банки алюминиевая / металлическая
   • Прошло: верхняя часть банки из какого-то полиэстера (я понятия не имею, что это)

Однако мне известно только то, что большая площадь поверхности может рассеивать тепло немного лучше. Что касается того, насколько это помогает, я понятия не имею. Я где-то читал, что для фиксированной емкости крышки с большим номинальным напряжением имеют более низкое значение ESR; однако, я понятия не имею, правда это или нет.

Есть ли что-то, что я упустил из таблицы данных, что способствует такой большой разнице в отношении температур конденсаторов в тесте?

Заранее спасибо.

PS Схема выглядит следующим образом. Рассматриваемый конденсатор - C5. Т2, обычный дроссель, заменяется на пару толстых проводов в тестируемой плате. HV_Bus поддерживается непрерывным включением SCR. Напряжение, наблюдаемое двигателем, является средним из-за ШИМ для включения и выключения полевого МОП-транзистора с низкой стороны.

LCR Измерения

Емкость, DF / Q / ESR / θ

• Nichicon 400 В / 470 мкФ -> 392 мкФ, 0,211 / 4,71 / 0,08 / -77,8 °
• UUcap 450 В / 470 мкФ -> 446 мкФ, 0,440 / 2,27 / 0,15 / -66,2 °

Очевидно, что измерение для колпачка Nichicon близко соответствует его спецификациям, в то время как UUcap каким-то образом отличается от спецификации. Большая разница здесь, кажется, емкость. Крышки Nichicon, похоже, стремятся к нижней границе ± 20% емкости. Я измерил пять других колпачков Nichicon того же типа, и все они около 400 мкФ ~ 410 мкФ, в то время как они оценены 470 мкФ ± 20% ...

Единственные параметры, о которых идет речь в Nichicon cap, которые ниже UUcap, - это емкость и номинальное напряжение . Является ли .it емкость играет большую роль в повышении температуры крышки? В то время как имеет смысл, что крышка с меньшей емкостью будет проходить через более радикальные циклы зарядки / разрядки, имеет ли это такое большое значение?

Измерения пульсаций тока

Я поместил истинный RMS AC зажим вокруг ножки колпачка в цепи и выполнил некоторые измерения. Напряжение, наблюдаемое двигателем, контролируется выключением MOSFET. Нагрузка - это просто пояс беговой дорожки. I _cap измеряется с помощью зажима переменного тока, а I- _{двигатель} измеряется аналоговым измерителем тока.

• V _{двигатель} = 50 В, I _cap = 0,4 А, I _{двигатель} = 1,0 А
• V _{двигатель} = 100 В, I _cap = 0,8 А, I _{двигатель} = 1,5 А
• V _{двигатель} = 150 В, I _крышка = 1,4 А, I _{двигатель} = 1,5 А

Я также наблюдал пульсацию напряжения конденсаторов. С UUcap пульсация напряжения немного меньше, чем у крышки Nichicon. Это ожидается из-за его большей емкости. Я _{довершение} измерение кажется как - то на одном уровне с UUcap и NICHICON колпачками.

И да, ток пульсации легко превышает номинальный ток пульсаций для колпачков при увеличении нагрузки.

Поскольку UUcap далек от своих спецификаций, я не могу доверять его текущему параметру пульсации. Есть ли способ измерить способность крышки выдерживать пульсацию тока?

Является ли конденсатор с более высоким номинальным напряжением более устойчивым к пульсациям тока, чем конденсатор с такой же емкостью?

Как всегда, полная принципиальная схема была бы неоценима - даже если показать, что нет ничего более настоящего, чем было заявлено.

VAC = 220 В, поэтому Vpeak = 220 * 1,414 = ~ 310 В. 180 В постоянного тока / 310 = ~ 0,58 Это синус угла, когда выпрямители начинают (или заканчивают) проводящую + 35 градусов. В течение 35/90 цикла напряжение ниже Vdc, поэтому колпачок ДОЛЖЕН обеспечивать ток двигателя. Если у вас нет накопителя энергии в катушках индуктивности, то в колпачке наблюдается пульсация тока порядка тока двигателя, и пиковые токи, скорее всего, будут выше (в зависимости от сопротивления трансформатора и проводки и т. Д.).

Так как рассеивание будет в порядке, пропорциональном квадрату тока, у вас, вероятно, будет примерно 10-кратное номинальное рассеивание из-за избыточного пульсирующего тока.

Nichicon - это уважаемый бренд. Скорее всего, фактическая мощность пульсации тока на подлинном Nichicon соответствует или превосходит спецификации. Но вряд ли он превысит его на столько, чтобы спасти вас, ЕСЛИ схема такая, какой кажется. Возможно, что кепка является поддельной. Это определенно происходит, и Nichicon - достаточно известная марка, и люди МОГУТ их подделывать, хотя у меня нет конкретных сведений об этом в данном случае.

UUCAP я не знаю.
Для малоизвестных азиатских компонентов нет ничего необычного в том, что они не приближаются к заявленным характеристикам.
В этом случае кажется, что они превосходят спецификации красиво !!!!
Я бы не стал жаловаться!
Но посмотрите на реальный пульсационный ток.
Небольшой сенсорный резистор в заземляющем проводе крышки позволит прицелу использоваться с должной осторожностью (или на «горячей» стороне с изолирующим устройством И, если вы знаете, что делаете. Или зажим Холла / бесконтактный измеритель или ... ...

Обратите внимание, что срок службы крышки ~ + Номинальные часы x 2 ^ [(Trated-Trun) / 10]
Обычно крышка запускается при ХОРОШО ниже номинальной температуры.
30C ниже = 2 ^ (30/10) = 8 х номинальный срок службы.
Таким образом, ограничение в 2000 часов будет длиться около 2000 x 8 = 16000 часов ~ = 2 года.
Чем больше запас, тем лучше.

Обратите внимание, что алюминиевый электролитический колпачок с приложенным напряжением NO, выдерживаемый при высокой температуре, умрет быстрее, чем при подаче напряжения!

Это может быть так же просто, как производственная разница. ESR второго конденсатора, возможно, был достаточно низким, чтобы пульсирующий ток не нагревал крышку выше заявленного максимального предела.

Вы должны знать, что использование горячего конденсатора даст ему довольно низкую продолжительность жизни. Эмпирическое правило заключается в том, что для каждых 10 C ниже номинальной максимальной температуры, которую вы сохраняете конденсатором, вы удваиваете срок службы конденсатора. При или близкой к номинальной температуре, вы, вероятно, увидите, что она дует в течение года.

Другая возможность может заключаться в том, что более высокая и тонкая крышка имеет большую площадь поверхности и, таким образом, может рассеивать больше тепла.

Я бы порекомендовал использовать колпачок с более высоким номинальным током пульсации (в идеале, полный 6А), и если вы не можете его найти, используйте три колпачка параллельно, которые складываются в номинальный ток пульсации.

Рассел достаточно хорошо это понимал: ожидайте пиковые токи, возможно, вдвое превышающие среднее значение.

C5 является резервуаром: большую часть цикла он является ЕДИНСТВЕННЫМ источником тока двигателя, поэтому он подает полный 6А. Это устанавливает нижнюю границу для пульсирующего тока ... Во время пиков переменного тока он заряжается: точный зарядный ток зависит от его значения, пульсирующего напряжения и формы волны переменного тока (его гармонического содержания), но если диоды проведены только для 1/3 цикла это означает, что С заряжается в два раза быстрее, чем разряжается; пик пульсации в два раза больше среднего.

Поместите 0.1R последовательно с C5 -ve (на землю) и поместите зонд области, чтобы увидеть, что на самом деле происходит. Или используйте датчик переменного тока, если он есть.