一、紋波電流(Irms )概述:
紋波電流(或電壓)是指的電流中的高次諧波成分,會帶來電流或電壓幅值的變化,可能導致擊穿,由于是交流成分,會在電容上發生耗散,如果電流的紋波成分過大,超過了電容的最大容許紋波電流,會導致電容燒毀。
額定紋波電流( IRAC )
額定紋波電流 IRAC 又稱為最大允許紋波電流。其定義為:在最高工作溫度條件下電容器最大所能承受的交流紋波電流有效值。并且指定的紋波為標準頻率(一般為 100Hz--120Hz )的正弦波。
二、紋波電流的含義和電容壽命的關系
紋波電流在這里指的是流經電容器的交流電流的 RMS 值,其在電壓上的表現為脈動或紋波電壓。電容器最大允許紋波電流受環境溫度、電容器表面溫度(及散熱面積)、損耗角度(或 ESR )以及交流頻率參數的限制。溫度是電解電容器件壽命的決定性因素,因此由紋波產生的熱損耗將成為電容壽命的一個關鍵參考因數。
在一些資料中將此二者稱做“漣波電流”和“漣波電壓”,其實就是 ripple current,ripple voltage。 含義即為電容器所能耐受紋波電流/電壓值。 它們和ESR 之間的關系密切,可以用下面的式子表示:
Urms = Irms × R
式中,Urms 表示紋波電壓
Irms 表示紋波電流
R 表示電容的 ESR
由上可見,當紋波電流增大的時候,即使在 ESR 保持不變的情況下,漣波電壓也會成倍提高。換言之,當紋波電壓增大時,紋波電流也隨之增大,這也是要求電容具備更低 ESR 值的原因。疊加入紋波電流后,由于電容內部的等效串連電阻(ESR)引起發熱,從而影響到電容器的使用壽命。一般的,紋波電流與頻率成正比,因此低頻時紋波電流也比較低。
三、紋波頻率
電解電容的損耗因子(其與 ESR 有關)隨所施加電壓的頻率不同而不同。故電容的紋波承受度不簡單是一個固定量,跟其紋波頻率還成正相關關系。規格書目中提供的某一數值往往指的是 100 或 120 Hz 的頻率,或是一些特定的頻率條件下。對于其它頻率情況規格書通常會提供一個轉換因數。
四、紋波溫度
額定紋波電流是在最高工作溫度條件下定義的數值。而實際應用中電容的紋波承受度還跟其使用環境溫度及電容自身溫度等級有關。規格書目通常會提供一個在特定溫度條件下各溫度等級電容所能夠承受的最大紋波電流。甚至提供一個詳細圖表以幫助使用者迅速查找到在一定環境溫度條件下要達到某期望使用壽命所允許的電容紋波量。
五、電容器紋波電流耐久性試驗
RXCBE-5800電容器紋波電流測試裝置
一、概述:
電容器紋波電流測試裝置是用于電容耐電流溫升測試的專用設備。測試過程中可在直流電壓上疊加一交流電壓,對電容器進行高頻紋波耐久性試驗。具有DC輸出電壓高,AC輸出電流大,穩定性高和操作簡便等特點;支持數據保存和記錄,采用ARM產生PWM波形和控制,用戶只需根據試驗要求自動施加試驗條件,同時采用DDS數字頻率合成技術,實現高頻率、大電流輸出,具有過壓過流等保護功能。
二、直流電源示意圖
直流穩壓電源采用高壓逆變預穩壓、穩流直流電源,具有效率高,穩定性高,紋波小及瞬態響應快等特點,其工作原理如圖1。
(圖1)直流電源工作原理方框圖
三、高頻交流電源示意圖
高頻交流電源是經過AC-DC-AC變換的逆變電源、以微處理器為核心, PWM為控制方式,采用大功率主動元件IGBT模塊設計,具有頻率穩定,波形無失真,內阻小,連續工作時間長的優點,同時還具有過流、過壓等保護功能。,其工作原理方框如圖2。
(圖2)變頻電源工作原理方框圖
四、測試原理方框圖
(圖4)電容器老化紋波試驗臺工作原理方框圖
波形圖:
五、適用范圍:
u DC-link電容器熱穩定試驗,
u 薄膜電容器高頻紋波耐久性試驗;
u 鋁電解紋波試驗
u 安規電容器溫升試驗,
u 陶瓷電容器紋波耐電流試驗,
u 鉭電容高頻紋波耐久性試驗。
u 其他電容器紋波試驗、互感器參數性能測試、電池紋波試驗和其他磁性材料測試
六、技術特點:
u 采用7寸/10寸真彩觸摸屏進行系統參數顯示和控制;
u 數據掉電保存;
u 具有頻率寬,45Hz~500kHz頻率范圍內隨意選擇;
u 具有電流大,最大可支持1000A;
u 交流電壓最高可達到1500V;
u 直流偏置電壓最大支持5000V;
u 可選配具有溫度檢測模塊,采用高精度K型熱電偶,體積小,便于安裝;
u 實時監測紋波電流電壓,具有歷史數據保存;
u 支持歷史數據曲線波形描繪,支持U盤數據拷貝。
u 測試結束或異常情況停止測試并報警,并對樣品進行放電。
u 具有過溫、過流、過壓、IGBT故障等自動保護。
u 可選配測試管理軟件,便于分析數據,便于管理。