为了获得较大的电容量且体积又要小,在正极铝箔的一面用化学腐蚀方法形成凸凹不平的表面,使电极的表面积增大,从而使电容量增加 。铝电解电容器之所以有极性,是因为正极板上的氧化铝膜具有单向导电性,只有在电容器的正极接电源的正极,负极接电源的负极时,氧化铝膜才能起到绝缘介质的作用 。如果将铝电解电容器的极性接反,氧化铝膜就变成了导体,电解电容器不但不能发挥作用,还会因有较大的电流通过,造成过热而损坏电容器 。为了防止铝电解电容器在使用时发生意外爆炸事故,一般在铝外壳的端面压制有向槽式的机械薄弱环节,一旦电解电容器内部压力过高,薄弱环节的沟槽便会开裂,进行世压防爆 。
无极性(双极性)电解电容器采用双氧化膜结构,类似于两只有极性电解电容器将两个负极相连接后构成,其两个电极分别为两个金属极板(均粘有氧化膜)相连,两组氧化膜中间为电解质 。有极性电解电容器通常在电源电路或中频、低频电路中起电源滤波,退耦(ǒu)、信号耦合及时间常数设定、隔直流等作用 。无极性电解电容器通常用于音响分频器电路、电视机S校正电路及单相电动机的起动电路 。
二:电气参数
铝电解电容器常用标称:电容量(C)、损耗角正切(tgδ)、漏电流(I)、额定工作电压(U)、阻抗(Z)
1、电容量:是指在电容器上标明的电容量值,是设计容量的名义值 。
2、损耗角正切:用于脉动电路中的铝电解电容器,实际上要消耗一小部分有功的电功率,这可用损耗角正切来表征,它是电容器电能量损耗的有功功率与无功功率之比 。对于电解电容较常采用串联等效电路,如图1-1所示,则其损耗角正切tgδ为
3.漏电流:
漏电流:当对电容器施加直流电压时,将观察到充电电流的变化:开始很大,然后逐渐随时间而下降,但并不等于零,而是达到某一终值后,趋于稳定状态,这一终值称为漏电流 。
漏电流ILC 是电解电容器五大电参数之一,用来表征电解电容器的绝缘质量 。与施加电压的大小、环境温度的高低和测试时间的长短都有密切关系,故在规定漏电流值时必须标明其测试时间“t”、施加电压“U”和环境温度“T”的大小 。ILC 与测试时间(即施加电压时间)、施加电压大小和环境温度之间的关系如图1-2所示 。
对于铝电解电容器,漏电流通常用下式表示:
I=KCU+MμA
式中:C——电容器的标称电容量(μF);
U——额定工作电压(V);
K,M——常数 。
其中K值,称之为漏电流常数 。对于不同类型的电解电容器具有不同值,如CD11型产品,K=0.03; CD110型产品,K=0.01;低漏电流产品,K=0.001~0.002 。
对于M值,除了主要考虑氧化膜本身漏电流外,还应考虑到电容器表面漏导电流的影响 。M值主要取决于产品结构和CU值的大小 。CU值较小者,其表面漏导电流影响较大,M值也相应附加较大值;CU值较大者,表面漏导电流影响就较小,M值可以忽略不计 。所以M值可以在0~20范围内取值 。
4.额定工作电压(U)
指在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下,可以连续施加在电容器的最大直流电压或最大交流电压有效值或脉冲电压的峰值 。
5.阻抗
三:主要电气参数分析
1.阻抗、电容量、损耗角正切和等效串联电阻的关系
对电解电容器来说,通常用是容量C、损耗角正切tgδ和阻抗Z或等效串联电阻ESR来描述在脉动电路中的电气特性 。一般电解电容器的电感量L不太大,不会超过100nH(纳亨),电解电容器的等效电路图1-3所示 。
因此,电容器的阻抗将随着损耗角正切的增加而增大 。这意味着在同一电压下,阻抗大者容许通过的交流电流要小一些,换言之,即由于电容器有损耗,所以在电路中它的电容量相应地有所减小,不是测试出来的C值,而是有效电容量:
显然,电容的阻抗值,概括了各种影响因素既能所映电容本身在电路中真正作用,又能根据它的温度频率特性的好坏,从中分析电容器的工艺及结构是否合理,例如,低温时阻抗增大很多,从而工艺上分析原因,频率升高时,阻抗值下降迟缓,也如要从工艺上找原因.
由电解电容器串联等效电路得知:
tgδ=ωCr
式中损耗电阻r 是由三部分组成的: a、氧化膜介质损耗的等效串联电阻r介;b、代表工作电解液的等效串联电阻r液;c、代表金属电极、引出线(片)以及接触电阻等组成的r金。即:
r=r介+r液+r金
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