アルミ電解コンデンサの損失係数

モーターアプリケーションで220VACブリッジ整流器の後に大きなアルミ電解コンデンサ（400V / 470uF / 105°C）を使用しています。

定トルク発生装置を使用したバーンインテスト（モーターから見た180VDC、6A）中に、キャップ温度の上昇により、キャップの上部がわずか30分で膨らみました。後で同じタイプのキャップに交換して、その温度を記録しました。上昇していて、定常状態に達していないようで、100℃になり次第、試験を中止しました。

後で別のキャップ（450V / 470uF / 105°C）に交換しました。直径は同じですが、少し背が高くなります。バーンインテストはスムーズに進み、キャップ温度は1時間後に〜85/90°Cの定常状態に達しました。

失敗したのはニチコンのキャップです：http : //www.nichicon.co.jp/english/products/pdfs/e-gu.pdf

渡されたものはUUcapキャップです（英語版が見つからなかったため、リンクが中国語で表示されて申し訳ありません。）：http ://www.uucap.com.cn/product1_demo.asp?id=70

両方の容量のデータシートを読みましたが、損失係数（0.15対0.20）とリップル電流（1900mA対1850mA）のパラメーターに関しては、それらがかなり同等であることがわかりました。ただし、いくつかの変数があります。

1. 定格電圧
   • 失敗：400V
   • 合格：450V
2. コンデンサのサイズ（DxL）面積。
   • 失敗：35mm x 40mm
   • 合格：35mm x 50mm
3. 外観
   • 失敗：缶の上部はアルミニウム/金属製です
   • 合格：缶の上部はある種のポリエステル製です（私はそれが何であるかわかりません）

ただし、表面積が大きいと熱が少しよく分散されることを知っているだけです。それがどの程度役立つかはわかりません。どこかで、固定容量の場合、定格電圧が大きい方のキャップはESRが低いと読みました。しかし、それが真実かどうかはわかりません。

テストでコンデンサーの温度に関してこのような大きな違いに寄与するデータシートで見落とした何かがありますか？

前もって感謝します。

PS回路は以下の通りです。問題のコンデンサはC5です。一般的なチョークであるT2は、テスト中のボードで太いワイヤーのペアに置き換えられます。SCRを継続的にトリガーすることにより、HV_Busがオンのままになります。モーターから見た電圧は、ローサイドパワーMOSFETをオン/オフするPWMによる平均です。

LCR測定

静電容量、DF / Q / ESR /θ

• ニチコン400V / 470uF-> 392 uF、0.211 / 4.71 / 0.08 / -77.8°
• UUcap 450V / 470uF-> 446 uF、0.440 / 2.27 / 0.15 / -66.2°

明らかに、ニチコンのキャップの測定値はその仕様と厳密に一致していますが、UUcapはどういうわけか仕様から外れています。ここでの大きな違いは静電容量のようです。ニチコンのキャップは、静電容量の±20％の下限を目指しているようです。同じタイプの他の5つのニチコンキャップを測定しましたが、それらの定格は470uF±20％ですが、すべて400uF〜410uFです...

問題のニチコンのキャップがUUcapに劣る唯一のパラメーターは、静電容量と定格電圧です。キャパシタンスは、キャップの温度の上昇に大きな役割を果たしていますか？容量が小さいほど充電/放電サイクルが大きくなるのは理にかなっていますが、そのような大きな違いはありますか？

リップル電流測定

回路のキャップの脚の周りに真のRMS ACクランプを配置して、いくつかの測定を実行しました。モーターから見た電圧は、パワーMOSFETをオフに切り替えることによって制御されます。負荷はトレッドミルのベルトです。I _キャップはACクランプで測定され、I _モーターはアナログ電流計で観測されます。

• V _motor = 50V、I _cap = 0.4A、I _motor = 1.0A
• V _motor = 100V、I _cap = 0.8A、I _motor = 1.5A
• V _モーター = 150V、I _キャップ = 1.4A、I _モーター = 1.5A

コンデンサの電圧リップルも観測しました。UUcapを使用すると、電圧リップルはニチコンのキャップよりも少し小さくなります。容量が大きいため、これは予想されます。私は_キャップ測定がUUcapとニチコンキャップ並みの何とかように見えます。

そしてはい、負荷が増加すると、リップル電流はキャップの定格リップル電流を簡単に超えます。

UUcapは仕様から離れているため、リップル電流パラメーターは信頼できないと思います。リップル電流を処理するキャップの能力を測定する方法はありますか？

定格電圧が高いコンデンサは、同じ静電容量のコンデンサよりもリップル電流に耐性がありますか？

いつものように、完全な回路図は非常に貴重です。

VAC = 220Vなので、Vpeak = 220 * 1.414 =〜310V。180V DC / 310 =〜0.58これは、整流器が導通を開始（または終了）+ 35度したときの角度のサインです。サイクルの35/90では、電圧はVdcを下回るので、キャップはモーター電流を提供する必要があります。インダクターにエネルギーが蓄積されていない場合、モーター電流の順にリップル電流がキャップに表示され、ピーク電流が高くなる可能性が高くなります（トランスと配線の抵抗などによって異なります）。

損失は​​電流の2乗に比例するオーダーになるため、リップル電流が過剰であるため、定格の約10倍の分散があります。

ニチコンは高い評価を得ているブランドです。純正ニチコンの実際のリップル電流容量は、仕様を満たすか超える可能性があります。しかし、回路が見た目通りであれば、ここであなたを救うのに十分なほどそれを超えることはありません。キャップが偽物である可能性があります。これは間違いなく起こり、ニチコンはよく知られているブランドであり、人々がそれらを偽造する可能性がありますが、この場合、これが起こっていることについて特定の知識はありません。

UUCAP知らない。
ほとんど知られていないアジアのコンポーネントがスペックシートの主張に近づかないことは珍しいことではありません。
この場合、それらは仕様をハンサムに超えているようです!!!!
文句は言わない！
しかし、実際のリップル電流を見てください。
キャップのグラウンドリードに小さなセンス抵抗を付けると、スコープを十分に注意して（または、絶縁デバイスを備えた「ホット」側で、そして何をしているのかわかっている場合に使用できます。または、ホールクランプ/近接メーターまたは.. ……

キャップの寿命〜+定格時間x 2 ^ [（Trated-Trun）/ 10]
キャップは通常、定格温度よりも低い温度で稼働することに注意してください。
30C以下= 2 ^（30/10）= 8 x定格寿命。
したがって、2000時間定格のキャップは、約2000 x 8 = 16000時間〜= 2年続きます。
マージンが大きいほど良いです。

高温で保持された、電圧が印加されていないAl電解キャップは、電圧が印加されているときよりも速く死ぬことに注意してください！

それは、製造ばらつきと同じくらい簡単かもしれません。2番目のコンデンサのESRが十分に低いため、リップル電流によってキャップが規定の最大制限を超えて加熱されなかった可能性があります。

コンデンサを高温で使用すると、寿命がかなり短くなることを知っておく必要があります。経験則では、定格最高温度を10 C下回るごとにコンデンサを維持すると、コンデンサの寿命が2倍になります。定格温度またはそれに近い温度では、1年以内に爆風が発生する可能性があります。

別の可能性としては、背の高い細長いキャップの表面積が大きくなり、熱をより多く放散できる可能性があります。

より高いリップル電流定格のキャップ（理想的には6A全体）を使用することをお勧めします。それが見つからない場合は、定格リップル電流になる合計3つのキャップを並列に使用します。

ラッセルはそれをかなりうまくカバーしました：ピーク電流がおそらく平均電流の2倍になることを期待してください。

C5はリザーバーです。ほとんどのサイクルで、C5はモーター電流の唯一のソースであるため、6A全体を供給しています。これにより、リップル電流に下限が設定されます... ACピーク時に充電されます。正確な充電電流は、その値、リップル電圧、およびAC波形の形状（その高調波成分）に依存しますが、ダイオードが導通しているかどうかサイクルの1/3だけは、Cが放電の2倍の速さで充電されていることを意味します。ピークリップルは平均の2倍。

0.1RをC5 -ve（接地）と直列に配置し、スコーププローブをその上に配置して、実際に何が起こっているかを確認します。または、AC電流プローブがある場合はそれを使用します。