铝电解作为一种常见的电子元件在通常的应用过程中,该设备也有自己的使用寿命,其使用寿命主要由使用环境、产品设计等因素决定。然而,事实上,在某些因素的影响下,铝电解高压电容器的实际使用寿命可能比给定的使用寿命长。那么,高压电容器的使用寿命与哪些因素有关呢?今天我们将简要分析这个问题。
在高压电容器的使用过程中,在工作电压、电流、环境温度等低于额定值的负载下运行电容器,并采取适当的散热措施,可以延长使用寿命。以下是对高压电容器负载条件和散热设计的分析。
首先,让我们来看看铝电解电容器的负载条件对其使用寿命的影响。对于液体电解质的高压电容器,额定电压、额定纹波电流和额定温度将直接影响其工作时间和使用寿命。因此,叠加在直流电压上的交流电压峰值不得超过额定电压,会损坏电容器,缩短工作时间。
铝电解高压电容器的散热设计是否合理也会直接影响其使用时间和工作寿命。在应用过程中,工程师可以使用散热器、水冷、强制风冷等额外的散热方法来提高允许的纹波电流,或延长使用寿命。相反,减弱散热条件,如电容组密集排列、热绝缘包装和真空层距离过近,会降低铝电解高压电容器的使用寿命。
当使用强制风冷保障高压电容器的工作效率和工作寿命时,工程师需要注意的一个问题是,安装位置只能影响电容壳体与周围空气之间的热阻。在自然对流时,上述热阻大于电容芯子与壳体之间的热阻。该热阻与温差△T成比例。用户可以测量正常情况和强制风冷(△T*)温差(Tcase-TA)以及恒定纹波电流下的负载,然后从强制风冷系数开始△T*/△T计算相应的减少和增加热阻。依次,强制风冷系数可用于确定纹波电流系数IAC*/IAC。后者采用强制风冷但不降低使用寿命时纹波电流最大值的测量方法。如下图所示,强制风冷系数对不同壳体尺寸的纹波电流系数IAC*/IAC影响。强制风冷(纹波电流负载:IAC*)电容器的使用寿命已转换为正常工作条件(纹波电流负载:IAC)铝电解电容器的使用寿命较低。
下表是强制冷却系数的典型值,可以通过强制留下相应的气流速度获得。当使用低于环境温度的冷却液时,高压电容器的强制冷却系数可以降低到零甚至负值。由于这些介质的导热性不再适用于纯热阻的线性规律。因此,在这些情况下,强制冷却系数也是铝电解电容器本身的功耗函数。如果采用这种制冷措施,则必须计算最大可能的热负荷。如果只使用散热器和强制对流,则无需考虑。
当已知铝电解电容器的芯温度和工作电压时,可以通过以下使用寿命公式计算电容器本身的使用寿命,如下:
这种铝电解在计算器使用寿命的公式中,参数T0是最大使用温度下纹波负荷最大的中心温度设定值,L0是中心温度T0、额定电压W.V.额定寿命,L是中心温度T时间电压V推断寿命时。

