變頻器用大型鋁電解電容器

3 影響大型鋁電解電容器耐紋波電流能力的因素

通常情況下紋波電流Ir為

Ir=(1)

式中：α為散熱系數；

Δt為電容芯包溫度與環境溫度差（溫升）；

A為電容外表面積。

從式（1）中可知，紋波電流Ir與和成正比。散熱系數α，它包括幅射散熱和對流散熱，它不僅與產品表面的溫度差、直徑大小、直立或橫臥有關，而且與芯包結構、電容器內的導熱情況、熱流方向、芯包固定方式等密切相關。

由鋁電解電容器等效電路可知

tanδ=ωCR(2)

式中：R為等效串聯電阻，它由三部分所組成，即

R=R1＋R2＋R3（3）

式中：R1是氧化膜介質損耗所代表的等效串聯電阻；

R3是極板、導電層的歐姆電阻以及其間的接觸電阻；

R2是電解質所代表的等效串聯電阻，即

R2=φ·ρ·d/2s(4)

式中：φ為電解紙的滲透系數；

ρ為工作電解液的電阻率（Ω·cm)；

d為電解紙的厚度（cm）；

s為陽極箔的外觀幾何尺寸（cm2）。

由以上分析可知，選用氧化膜介質損耗小的鋁箔，選擇滲透系數小、厚度薄的電解紙，降低工作電解液的電阻率和粘度，改進產品結構等都可明顯降低產品的tanδ。通過降低tanδ，增大產品的散熱系數，都可提高產品耐紋波電流的能力，從而保證產品達到壽命長等要求。

4 原材料的選用

4.1 工作電解液的研制

為滿足大紋波電流、長壽命、高可靠性等要求，研制了電阻率低、閃火電壓高、形成能力強、高溫性能穩定的新型高性能工作電解液。

4.2 陽極箔和電解紙的選擇

CDC03型產品選用了化成電壓較高、氧化膜質量穩定、比容恰當的進口化成箔；選用了從NKK公司進口的高密度、薄型、耐電壓高的綜合性能優良的電解紙。

5 芯包結構和零部件的設計

5.1 芯包結構的設計

將陽極箔均勻分段，采用多對引線條引出和特殊芯包結構，明顯地減小了極板的等效串聯電阻，降低了產品的tanδ，從而提高了產品耐紋波電流的能力。

5.2 零部件的設計

設計了新型蓋板和鋁外殼。此新型蓋板使用了性能更優的聚苯硫醚工程塑料作為主體材料，并采用了復合結構的引出螺母，設計了防爆性能更優、可靠性高、一致性好的防爆閥。

6 硬件的保障

為了保證產品具有高的可靠性、安全性及實現特殊芯包結構，信達公司斥巨資引進了大型全自動鉚卷機和鋁殼封口機，設計制造了特殊的老化和老化篩選設備。

7 關鍵工藝的研究、控制和保證

在鋁箔分切時，對切割毛刺和鋁箔粉塵進行了加嚴控制。研制了新型鉚裝工藝，制作了專用鉚裝模具。研究出了特殊的老化及老化篩選工藝。

8 產品試驗情況和用戶使用情況

根據以上分析，選擇合適的陽極箔和電解紙，浸漬新型的工作電解液，使用新設計的零部件，采用特殊的制造工藝生產的CDC03型400V10000μFφ90×157產品，其試驗情況詳見表4。

表4 CDC03型400V10000μFφ90×157產品的壽命試驗情況

9 建議

1）目前我國鋁電解電容器的技術質量水平已經發生了質的飛躍，對于變頻器用大型鋁電解電容器，無論從質量上還是價格上乃至售后服務，已經和國外同類產品難分伯仲，完全可以替代進口產品。

2）在變頻器設計時，建議適當考慮可靠性與冗余設計的問題，避免此類電解電容器出現早期失效。