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鉭電解電容器耐久性試驗 電源
發布時間:2019-8-6 9:37:57 閱讀:

隨著電子技術的更新換代,電子設備所中用的元器件的質量要求越來越高。電容器是電子電路中不可或缺的基礎元件之一,它具有阻隔直流和分離各種頻率交流信號的能力,例如:鉭電解電容器就具有低阻抗、漏電流小、高頻特性好、可靠性高等特點,多用於軍工、航天等領域。自從1956年美國貝爾實驗室成功地研製了鉭電解電容器以來,它就以其優良的性能迅速獲得了廣泛的應用,經過幾十年的不斷發展和完善,鉭電解電容器的性能有了長足的進步,生產工藝日趨成熟。隨著對高性能、低成本、小型化電解電容器的追求,有力地推動了鈕電解電容器的發展。耐久性試驗亦屬於一種壽命試驗成為必做的項目,其目的是對產品在一定的溫度和電壓(直流電壓、交流電壓、交直流電壓疊加)下長期工作或貯存的能力,為確保鉭電解電容器耐久性試驗的質量,就以下就幾個具體的技術問題進行分析。


2耐久性試驗條件

1)溫度: 85C125 C;

2)時間:1000h,2000h;

3)電壓:額定電壓,紋波電流。

電容器上所承受的直流電壓和交流分量之和不得超過額定的電壓值,電容器上所承受的直流電壓和交流分量幅值之差不得超過電容器所允許的反向電壓值。

3、耐久性試驗設備

所用的設備有幹熱箱、交直流穩壓電源,儀器設備必須滿足試驗標準的要求,幹熱箱必須能夠在工作空間內保持所規定的溫度,並在+2 C的範圍內,且使用強迫空氣循環以保持均勻的溫度條件,不能造成局部受熱,此外使試樣不受到熱源的直接熱輻射。AG亞遊備用網址做試驗時要盡量把溫度控製在最佳的範圍,也就是最佳的控製點,例如:試驗條件為溫度+85 OC+2OC,時間是1000h,此試驗條件給出的最大極限上限溫度為85OC+2OC=87OC,下限溫度為85OC-20C=83OC,幹熱箱的溫度波動的下限值為-20C,此時的試驗溫度為83OC-2OC=81OC,則不能滿足標準試驗條件的要求,會影響試驗的質量;若按試驗條件的最大極限溫度87O C做試驗,再考慮幹燥箱本身的波動度+2OC中的上限值+2OC,則此時試驗的溫度為87OC+2 OC=89 0C,也超出了標準要求的試驗條件,所以,若滿足試驗條件的要求,必須選擇最佳的溫度範圍,也就是86~84OC之間,在這個範圍內,無論幹燥箱的溫度波動為上限和下限都能滿足標準要求的試驗條件,從而保證試驗質量。

試驗所用的交直流電源,必須在計量有效期之內,並且保護動作靈敏,電容器上不能單獨存在交流電壓。

4耐久性試驗方法

a)安裝樣品之前,應對試驗夾具進行全麵檢查。因為樣品夾具通常都是多次使用,有鬆動現象;另外金屬夾具的表麵極易形成一層氧化膜,不經處理就會在電容器和夾具之間人為地增加一個電阻,使得加到電容器上的應力達不到標準要求,因此樣品和夾具必須接觸牢固。

b)安裝電容器,帶上細紗手套,手不能直接觸摸到電容器的引線,防止氧化。鉭電解電容器具有單向導電性,有“極性”,必須陽極接電源的正極,陰極接電源的負極,如果接反,電容器的漏電流很大,短時間內芯子就會發熱,破壞氧化膜電容器失效。因此,安裝樣品時必須注意分清電容器的正負極,避免造成人為失效。

c)樣體安裝完畢後,首先調整好電源電壓和超壓保護器的設定來保護電壓,證實試驗電路工作正常後方能與試驗樣品連接。

d)經試驗證明,當穩壓電源處於最佳工作狀態時,是使試驗工作順利和可靠地進行的保證條件之一,在對試驗樣品施加設定試驗電壓前應先在試驗樣品上施加少許直流電壓,以便檢查每一隻試驗樣品上是否都能施加上電壓。

e)耐久性試驗電路圖如圖1所示。

                                    

 采用此電路有如下優點:當一個電容器發生短路時,不會使其它電容器丟失試驗電壓,同時避免了其它電容器通過短路電容器迅速放電,減少了對其它電容器的損害。關於試驗中保護電阻的確定,原則是,可以選取每伏1 Ω,並根據電容器的規格型號來確定保護電阻,使得在試驗中有足夠的電流來報廢已擊穿的電容器,避免試驗結束後的自愈現象。

f)由於電容器兩端的電壓不能突變,施加電壓必須是緩慢的,每分鍾不超過10伏,先加直流後加交流,試驗結束後必須先旋回交流再旋回直流,然後關電源。

5鉭電解電容 器的失效分析

耐久性試驗是對電容器產品綜合性能最嚴峻的考驗。雖然每個電子元件的失效是隨機事件,是偶然發生的,但大量的元件失效結果統計表明,有一定的規律性。和許多別的元件一樣,鉭電解電容器的失效規律呈盆狀如圖2所示。

 

                                          圖2但電解電容器的浴盤曲線

從圖2中可以看出,但電解電容器的失效率隨時間的發展,大致可分為3個階段:

a)早期失效

它主要出現在電容器開始工作後的一段時間。特點是失效率高,並隨時間的增加而迅速下降。失效的原因是產品在設計製造過程中所造成的缺陷和內在隱患。比如:原材料有缺陷、工藝不正確、衛生條件不良、生產設備的故障、操作粗心和質量檢驗不嚴格等。可以通過加強原材料檢驗,改善工藝及加強質量管理等方法來提高質量。

b)偶然失效

它主要出現在早期失效之後。特點是失效率低而穩定,是產品可靠性最佳的工作階段。其失效是偶然因素引起的,可認為是在某一時刻電容器中的應力超過了本身所能耐受的強度而發生的失效。雖然是偶然,但也可以反映電容器的可靠性水平。

c)耗損失效

它主要出現在電容器產品的工作後期。特點是失效率隨時間而上升。失效原因是電容器材料老化、耗損、疲勞、氧化等緩慢因素的積累。如電解電容器中工作電解液流失、幹涸使之失效。

引起工作電解液流失或幹涸的根本原因是電容器的密封結構及密封工藝不佳,陽極鉭絲表麵粗糙,引線焊接不當等。另外環境溫度也可以引起電容器失效,溫度升高主要是引起漏電流增加和密封結構的破壞。電容器漏電流隨著溫度上升而成指數函數增加。而電容器發熱功率的計算公式可表示為: P=I1U=I12R (I1為漏電流)由上式可知隨著溫度的升高,電容器內部發熱量將隨漏電流呈指數平方關係的增加。大量熱量的產生又會促使電容器內部溫度進一步升高,所以一般情況下電容器工作時鉭芯的溫度都會明顯地高於周圍溫度。隨著溫度的升高,鉭芯表麵氧化膜中的離子和電子振動的頻率加劇,從而在膜中引發更多的缺陷,甚至容易以膜中雜質為成核中心,使膜中原子或離子重排而晶化,導致漏電流迅速增大而失效。另一方麵,高溫條件下,很容易引起電容器工作電解液中水分汽化。水蒸汽通過絕緣子等密封材料向外擴散,表現為電容器的電解質流失,損耗逐漸增高,電容量下降,致使電容器失效。

參考文獻:

[1] GB/T 2693-2001,電子設備用固定電容器第[部分:總規範[S].

[2] GB/T 7213-2003,電子設備用固定電容器第15部分:分規範非固體或固體電解質鉭電容器[S]

交直流電源

交流部分:由單級0-50V之間的二組電壓組成,電源設有0電壓點,交流電源具有恒壓功率和恒流功能,同時具有抗短路的功能。交流電壓可以從0起調至額定電壓,電源電流值可以從0-500A內連續可調。

直流電源同樣為直流恒壓恒流電源,直流電壓和電流也是同時可以從0起調至額定電壓。

直流電源串聯在交流電源的0點上。

電源具有計時功能計時周期0 -9999小時。

產品性能及特點

1、直流穩壓穩流,穩壓穩流值均可從近似0~額定值連續可調

2、交流穩壓穩流,穩壓穩流值均可從近似0~額定值連續可調

3、過壓保護:電源輸出電壓超過110%額定值時,電源保護並報警

4、過流保護:電源輸出電流超過110%額定值時,電源保護並報警

5、過溫保護:當電源出現異常,工作溫度高於保護值時,電源自動切斷輸出並報警

6、交流正弦波定頻率輸出,頻率範圍:50HZ\60HZ\100HZ\120HZ\200HZ\400HZ\1KHZ以內可選,也可45.0HZ-1KHZ內頻率任意設定

7、直流交流輸出全數顯,直觀可靠、精度高

8、直流、交流自動疊加,無須用戶另行接線

9、試驗時間由計時器自動計時

10、到預置時間後可自動切斷交直流輸出,同時報警,並保留當時時間

11、當電源或負載發生故障或短路時,電源自動切斷輸出同時報警,計時器停止計時,並保留當時時間

12、短路報警:當輸出短路時自動切斷交直流輸出,同時聲光報警

13、可根據用戶需要在同一台電源內采用開關選擇不同的頻率(最多5種)

1)、節點信號控製功能:外部的節點信號可以控製電源的開關機(根據用戶的需要定製選配)

2)、電源輸出0-5V/0-10V4-20mA信號供用戶檢測或顯示電源輸出的電壓和電流。(根據用戶需要定製選配)

14、配以定製的耐高溫夾具和連接導線安全方便。(選配)

技術指標:

產品主要技術指標

輸入輸出

輸入:交流單相220V±10% 或交流三相380V±10% 50Hz±10%
輸出:交直流疊加輸出
輸出直流最高電壓電流值:同產品規格
單邊輸出交流最高電壓電流值:同產品規格

()、直流部分

穩壓精度

源效應:≤0.1%額定值(僅由於輸入源電壓變化±10%時引起的輸出電壓變化率)
時漂:≤0.3%額定值(僅由於電源連續工作時間大於8小時時引起的輸出電壓變化率)
溫漂:≤0.04%額定值/℃(僅由於在電源使用環境溫度範圍內,由環境溫度變化引起的輸出電壓變化率)
負載效應:≤0.2%額定值(僅由於輸出電流從零至額定值變化時引起的輸出電壓變化率)

穩流精度

源效應:≤0.1%額定值(僅由於輸入源電壓變化±10%時引起的輸出電壓變化率)
時漂:≤1%額定值(僅由於電源連續工作時間大於8小時時引起的輸出電壓變化率)
溫漂:≤0.04%額定值/℃(僅由於在電源使用環境溫度範圍內,由環境溫度變化引起的輸出電壓變化率)
負載效應:≤0.2%額定值(僅由於輸出電流從零至額定值變化時引起的輸出電壓變化率)(選配)

紋波(r.m.s

0.01% +10mV80%~100%額定輸出時測量)

輸出電壓調節範圍

近似0~額定電壓值連續可調

輸出電流調節範圍

近似0~額定電壓值連續可調(選配)

自動計時範圍

1~9999小時

輸出電壓電流設定

十圈電位器

保護方式

過壓、過流自動保護

短路報警

允許短路並聲光報警

工作方式

長期滿負荷連續工作

輸出電壓電流顯示方式

LED數碼管顯示

輸出電壓電流顯示分辨率

1V/0.1/0.01V1A 0.1A/0.01A/0.001A

整機電壓、電流表誤差

≤±1%±1個字(計量範圍1~100%額定值)

整機時間表誤差

≤±0.01%

()、交流部分

輸出電壓調節範圍

1%~額定電壓值連續可調

輸出電流調節範圍

1%~額定電流值連續可調

輸出波形

正弦波(失真度≤5%,滿功率輸出功率時測量

輸出頻率

50Hz60Hz100Hz120Hz/200Hz/400Hz/1KHZ 6檔定頻率輸出(頻率誤差≤±1%

(選配最多5)45.0HZ-1KHZ內頻率任意設定

輸出電壓電流顯示方式

LED數碼管顯示

輸出電壓電流顯示分辨率

1V/0.1/0.01V1A 0.1A/0.01A/0.001A

輸出電壓電流設定方式

十圈電位器

整機電壓、電流表誤差

≤±1.5%±2個字(計量範圍1~100%額定值)

保護方式

過壓、過流、過溫自動保護

工作方式

長期滿負荷連續工作

電源適用負載特性

容性負載

環境條件

使用場所:僅在室內使用,溫度:-20℃~40℃,空氣濕度:≤80%

 


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