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一、一般電容故障現(xiàn)象:電容開路、擊穿、漏電、通電后擊穿
故障原因
1、元器件開路
電容器開路后,沒有電容器的作用。不同電路中的電容器出現(xiàn)開路故障后,電路的具體故障現(xiàn)象不同。如濾波電容開路后出現(xiàn)交流聲,耦合電容開路后無聲等。
2、元器件擊穿
電容器擊穿后,失去電容器的作用,電容器兩根引腳之間為通路,電容器的隔直作用消失,電路的直流電路出現(xiàn)故障,從而影響交流工作狀態(tài)。
3、元器件漏電
電容器漏電時,導致電容器兩極板之間絕緣性能下降,兩極板之間存在漏電阻,有直流電流通過電容器,電容器的隔直性能變差,電容器的容量下降。當耦合電容器漏電時,將造成電路噪聲大。這是小電容器中故障發(fā)生率比較高的故障,而且故障檢測困難。
4、通電后擊穿
電容器加上工作電壓后擊穿,斷電后它又表現(xiàn)為不擊穿,萬用表檢測時它不表現(xiàn)擊穿的特征,通電情況下測量電容兩端的直流電壓為零或者很低,電容性能變壞。
寄生對陶瓷、鋁和鋁聚合物電容器阻抗的改變不同
顯示運作在500kHz下的連續(xù)同步調節(jié)器模擬的電源輸出電容器波形。它使用圖1所示三種電容器的主要阻抗:陶瓷電容;鋁ESR;鋁聚合物ESL.
紅色線條為鋁電解電容器,其由ESR主導。因此,紋波電壓與電感紋波電流直接相關。藍色線條代表陶瓷電容器的紋波電壓,其擁有小ESL和ESR.這種情況的紋波電壓為輸出電感紋波電流的組成部分。由于紋波電流為線性,因此這導致一系列時間平方部分,并且外形看似正弦曲線。但是大電容量的獲取是以體積的擴大為代價的,現(xiàn)代1開關電源要求越來越高的效率,越來越小的體積,因此,有必要尋求新的解決辦法,來獲得大電容量、小體積的電容器。
綠色線條代表紋波電壓,其電容器阻抗由其ESL主導,例如:鋁聚合物電容器等。在這種情況下,輸出濾波器電感和ESL形成一個分壓器。這些波形的相對相位與我們預計的一樣。ESL主導時,紋波電壓引導輸出濾波器電感電流。ESR主導時,紋波與電流同相,而電容主導時,其延遲?,F(xiàn)實情況下,輸出紋波電壓并非僅包含來自這些元件中之一的電壓。相反,它是所有三個元件電壓之和。在一年內要測電容器的tg2~3次,目的是檢查電容器的可靠情況,每次測量都應在額定電壓下或近于額定值的條件下進行。因此,在紋波電壓波形中都能看到其某些部分。
作為超級電容器,其電荷的轉移很快,充、放電的速度以秒為單位,而傳統(tǒng)電池的充電則需要數(shù)個小時。理想狀態(tài)下,該電容器可以應用于諸如電動汽車再生制動系統(tǒng)中,使用制動能量來產生電流并實現(xiàn)電流的即時存儲。
麻煩的是,由于表面積的限制,超級電容器的容量是有限的,遠遠低于當電池以卷的形式進行儲電的電容量。公司曾經試圖增加電極的表面積,例如將多孔導電材料(如目前市場上占主導地位的活性炭)應用于電容器中。但是,他們總是希望做得更好。
解決有限電容的一個方案是制備表面積非常高的材料,如碳納米管和石墨烯。這兩種物質是由單層碳原子構成,已經用于制造高容量的超級電容器。但這兩種材料本身十分昂貴,生產相對困難,實現(xiàn)大規(guī)模應用不大容易。另一種氧化還原-活化分子,該分子容易吸收電子,然后釋放電子。但氧化還原-活化分子材料有自己的不足。在經過一些電子周期之后,材料本身就會遭到破壞,其他材料則無法制作多孔的超級電容器。最后,綠色線條代表紋波電壓,其電容器阻抗由其ESL主導,例如:鋁聚合物電容器等。
該新型材料非常整潔,但對于COF基超級電容器來說現(xiàn)在仍處于早期研究階段,因為必須存在足夠的證據(jù)表明它可以應用于汽車等領域。但Dichtel指出,該新型材料可以經受成千上萬次的充放電循環(huán),且沒有任何退化的跡象。同時他指出,還有很多其他的氧化還原-活性分子可以用來制作COF材料,并且可能性能更好,目前關于COF的研究只是處于起始階段?!钡?,不管怎麼說,他們已經做的足夠好了。為便于修理時選用,下表列出電容器的容量與壓縮機電動機輸出功率的選配,供參考。