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电解电容器之概念

作者:杨光明来源:青佺电子 日期:2013年12月3日 13:35

一、 电容器之定论
1、电容器——的物理概念就是由两个导电极板,中间放置着具有介电特征的物质所组成的分立元件。
这里所指的具有介电特性的物质在电气工程上称为绝缘材料,物理学上以电介质表示,而在电容喊叫行业中则称为介质
 
2、铝电解电容器的结构与特点:——常规型铝电解电容器的基本结构是箔式卷绕型的结构,如图:
 
长针为阳极,阳极为铝金属箔,介质为电化学方法在阳极金属箔表面形成阀金氧化膜,短针则为随极,阴极则为多孔性电解纸所吸附的工作电解液,这样使用铝电解电容器结构上与众不同。
   它与其它类型电容器,例如陶瓷介质电容器,有极薄膜电器的结构比较,有着显著的不同之处:
   2.1,电解电容器的两个导电极有正负之分;
   2.2电解电容器的介质是利用电化学方法,在腐蚀过的阳极箔表面生成一层极薄的约0.01~1µm的铝氧化腊作为电容器的电介质,它与铝阳极结合成为一个整体。
   2.3电解电容器的阴极是电解质,电解质是根据其物理状态可分为液体电解质,半液体(糊状,凝胶状)电解质和固体电解质三类。为了使用电容器的阴极与外电路相接,必须从结构上加一随极引出线(板)成为一完整的结构。电容器中的电解纸是起吸附工作电解液和衬垫隔离作用。
二、 电气性能与特点
电解电容器与有极介质电容器,无机介质电容器相比较,它在电性能上有如下显著特点:
1,比率电容量大,即单位体积所具有的电容量很高,若以V()表示产品体积,C(µF)表示电容量,则比率电容量为:
 
比率电容大,这意味着在相同电容量下,产品具有更小体积,有利于产品小型化。
2,介质氧化膜能承受极高的工作电场强度,若以U表示工作电压,d表示介质氧化膜厚度,则其工作电场强度E工作为
 
 介质E工作一般约为600KV/mm,而纸介电容的浸渍的电强度约为200~300kv/mm,制约着电容器只能承受10~20KV/mm,高频陶瓷介质也只能承受20~30KV/mm。有这样高的工作电场强度,才有可能较其他类型电容器在小型化方面,提供充分又必要的前提条件。铝电解电容器的介质氧化膜的高工作电场强度与其致密的膜的结构有关。
 3,具有自愈作用。顾名思义指铝电解电容器在工作之中,依懒于工作电解质提供的负离子(O2-),能自动修补膜中的疵点,缺陷,使得该处的绝缘性能随时得到修补和改善,提高了产品耐电压特性。
电气参数与标称系列
铝电解电容器常用标称电容量、损失角正切值tgδ、泄漏电流值、额定工作电压、阻抗Z,这五大参数来表征其常规的电气性能。
1、标称电容量:一般说来,所谓的标称容量是在电容器上标明的电容量值,是设计容量的名义值。它与实际制造出来的电容器的电容量之晨有一定的偏差。生产的偏差的原因是由于原材料的不均匀性以及结构,工艺波动等的因素造成的。
铝电解电容器标称容量值是按E6系列:
 
式中:n=1,2,3,4,5,6,并为正整数
按E6系列,在1.0,1.5,2.2,3.3,4.7,6.8….10中任一数值的±20%误差极限必然与上一数值的-20%误差极限相衔接。这点给生产带来极大不便利,即生产出某一电容量的产品,必然落入某一标称容量范围内,电容器允许偏差的优先值如表
 

允许偏差/%

-0+20

±5

±10

±20

-10+30

-10+50

-10+75

-10+100

文字符号

O

J

K

M

Q

T

U

R


 2、损失角正切值: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,这可用损失角正切值来表征,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,则其损失角正切值tgδ为:
 
3、泄漏电流值
泄漏电流值是电解电容器五大叁数量之一,用来表征电解电容器的绝缘质量,它与施加电压大小有关,环境温度的高低和测试时间的长短都有密切的关系,故在规定漏电流值 进必胶原蛋白标明其测试时间t,施电电压U和环境温度T的大小。 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所示。
 
对于铝电解电容器,泄漏电流值通常用下式表示:
          =KCU+M    µA
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,称之为泄漏电流值常数。对于不同类型的电解电容器具有不同值,如CER型产品,K=0.03; CES型产品,K=0.01;低泄漏电流值产品,K=0.001~0.002。
对于M值,除了主要考虑氧化膜本身泄漏电流值外,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;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
   它指在规定的环境温度范围内,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。
4V,6.3V,10V,16V,25V,35V,50V,63V,100V,160V,200V,250V,350V,400V,450V,500V,
5、阻抗(Z) 后面再解释