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铝电解电容器纹波加速寿命试验探讨

更新时间:2009-03-28

寿命试验是为了评价产品寿命特征的试验,对铝电解电容器来说,就是考核在规定的条件下产品的适应性。

在国标中规定的寿命试验持续时间:普通级铝电解电容器为1 000 h,长寿命级铝电解电容器为2 000 h。铝电解电容器经过多年的发展和进步,铝电解电容器的寿命普遍能达到:普通级铝电解电容器2 000 h,长寿命级铝电解电容器为10 000 h。如果按照标准要求,试验应力水平应当是技术标准中规定的额定值。例如:一般用途SH系列牛角式铝电解电容器400 V470μF,按照85 ℃±1 ℃,2 000 h施加额定纹波电流(1 310 mA,120 Hz),试验时间需要84天,而10 000 h的产品试验则需要耗时417天,这样的试验适合按标准要求进行的型式试验(可靠性)项目。

那么对于工艺改善对比验证、新材料对比验证、新产品研发验证等特殊情形,如果按上述条件去进行寿命试验,太浪费时间和人力物力,为缩短试验时间节省样品与试验费用,快速的评价产品的可靠性,就需要做加速寿命试验。另外由于当前工艺水平的提高,产品的更新速度很快,常规试验时间赶不上产品更新换代淘汰的速度,也只能采用加速寿命试验的方法来判定产品的可靠性水平。为满足工艺改善验证、新材料对比验证、新产品研发验证等对于时效性的要求,就必须通过研究、对比,对不同型号、规格的产品选择合适的应力水平。俗话说:“强者恒强”,用更严酷的应力水平在短时间内使产品失效并分析失效产品得出分析结论,对于工艺改善验证、新材料对比验证、新产品开发此类时效性强的需求时,是行之有效的。

缺点:对全厂DCS要求较高。与DCS的配合量增加,需配合的内容:①运算程序需要焚烧炉供应商提供,并协助DCS进行DCS编程及调试;②系统维护需要ACC与DCS双方协作完成;③时间成本和人力成本同比增加,为方案一的2~3倍。

1 试验原理

根据焦耳定律Q=I2Rt,纹波电流产生的电热其热量计算以此公式来计算,其中:

I—纹波电流值

Rt—ESR(Equivalent Series Resistance三个单词的缩写,即“等效串联电阻”)

通过成倍提高纹波电流值,加快产生内部发热,促使内部压力加大,最终发生防爆阀打开。从而可以从试验持续时间及防爆阀打开时的温度两个指标去评判产品,形成结论。

由公式可见,当施加纹波电流时,主要由纹波电流值及ESR决定电容器发热量的大小,当试验品选取ESR值相对接近(原材料、工艺流程、生产条件一样的情况下ESR值差异很小)时,纹波电流值I的大小主要决定电容器的发热量。

2 试验条件

当施加6倍纹波电流经温升并达到热平衡后,A组较B组高26 ℃左右。说明在此条件下,B组的负箔外延试验品散热能力依然优于A组常规品,且A组与B组的热平衡后的温度差进一步加大。

2.1 产品数量:

额定纹波电流:1 310 mA(120 Hz 85 ℃)

2.2 试验环境参数:

温度:15~35 ℃;

相应温度:25~75 %;

气压:86~106 kPa。

2.3 纹波电流取值(见表1和表2)

公式:I=N×Is

为保证臭气得到有效收集,必须分别对渗沥液一、二期A/O系统的O池等进行密封加盖,密封方式根据现场各臭气源的构筑物构造特点来确定。充分考虑防腐性能、盖板形式、投资成本、使用寿命等因素。

I—试验纹波电流值

Is—额定纹波电流值

Nif组:大鼠按每天的实测体质量以50 mg/kg的剂量胃饲给药,1次/d[10];CsA组:大鼠按每天的实测体质量以10 mg/kg的剂量行皮下注射,1次/d[11];Nif+CsA组:大鼠按每天的实测体质量,以上述药物剂量同时给药,1次/d;空白对照组:大鼠不进行任何药物刺激。

N—纹波电流试验倍数

*纹波电流频率补正系数依规格书选取

例:纹波加速对比试验,A1、A2;B1、B2两组共四颗产品,SH400V470 35×45规格书:

为避免偶然因素影响最终对比结果,数量为需对比验证的产品每种各两颗,分为两组,编号:A1、A2为常规生产产品;B1、B2为负极箔外延试验品;

考虑试验电源选取频率为120 Hz,为获取产品在不同纹波电流倍数下的温度值,选定试验温度为室温,温度系数应大于2.1,定温度系数N≥5.0,分四个阶段,即第一阶段N=5,第二阶段N=6,第三阶段N=8,第四阶段N=10,阶段切换以温升并达到热平衡1~1.5 h后切换试验段。

3 试验方法

根据铝电解电容器规格型号、试验条件,例:SH 400V470 35×45,额定纹波电流1 310 mA,两组对比试验:

3.1 首先计算出施加电容器两端的直流电压、交流电压、纹波电流(以5倍计算为例):

纹波电压有效值:

第一段试验5倍纹波电流值:1.31×5=6.55 A

额定纹波电流1.31 A(120 Hz)

Vcm=6.55×106/(2×3.14×120×470)=18.49 V

施加纹波电压V=1.414×18.49=26.14 V

近年来,东营市坚持以发展现代农业为目标,不断调整优化农业产业结构,积极推进农业发展方式转变,突出发展农业产业化经营,农产品生产、加工、销售及休闲农业、乡村旅游等相关服务业联动发展,延长了产业链,提升了价值链,促进了农村一、二、三产业融合发展[2]。

老板娘说:“当时好多人都对周二说,这是一个不好的兆头,劝他把许春花退回去算了,要不就重新选个黄道吉日,再把许春花迎娶过门——好避避晦气,可周二就是不同意。”

施加直流电压V=400-26.14=373.86 V

(同样,6倍、8倍、10倍纹波加速试验参数以此类推计算)

注:因纹波试验电源各有不同,设置按对应的电源操作说明书

3.2 选择试验电源、多路测温仪

确认试验电源及多路测温仪在计量有效期内,先通电调试参数,符合试验要求,确保满足所有段数试验条件。

 

表1 纹波电流补正系数(频率)

  

?

 

表2 纹波电流补正系数(温度)

  

?

3.3 安装两组对比样品

对比样品分两组并联安装,将样品按测试排架正负极标识插入测试排架弹簧夹,连接测试排架及纹波试验电源,要求连接牢固可靠,并用测试仪表检测每一个样品,确认样品均与测试排架弹簧夹连接良好,电源线两端接触良好,检查连接电缆是否接线正确、接触良好。

将多路测温仪热电偶测试端用高温胶带固定于铝电解电容器侧面中部,紧贴铝壳。开启测温仪,检查温度显示及数据自动记录设置是否正常。

3.4 试验步骤

1)开机前将测试开关、直流偏压开关置零关闭,直流偏压电位器及纹波电位器旋至最小;

2)打开电源开关,设定纹波电流过流保护报警值,此值一定要大于正常情况下要输出的纹波电流值,否则会出现蜂鸣器报警无法试验;

这名字一听就是有来历的,藏着一个古老的传说。但我无意探寻来龙山名的传说。我想探寻的,是一条上山的路,想沿着山路爬到山顶上去。

3)通过直流偏压电位器设定直流偏压值,打开直流偏压开关。将测试开关打开,通过纹波电流电位器设定输出的纹波电流值(注:两组对比试验时,纹波电流值应设置为2倍,如计算值为6.55 A则应设置纹波电流值为13.1 A);

道路施工对空气的影响主要包括前期动拆迁扬尘、物料堆场扬尘、施工机械和运输车辆排放的废气污染、路面铺设产生的沥青烟气、渣土临时堆场扬尘及运输车辆行驶导致的二次扬尘。

4)观察直流偏压值、纹波电压值、纹波电流值的显示值,仪表测量实际直流偏压值、纹波电压值、纹波电流值,酌情调整至要求数值;各试验段均在设置测试值后用测量仪表确定相关测试参数方可继续试验。

5)放置透明安全罩,试验过程目视观察产品,如防爆阀打开,先关闭测试开关,再关闭直流偏压开关;

“把孩子带向球场”的意义可以从排球“海南现象”中得到佐证。笔者曾对2018年河南省十三届运动会学生组排球比赛暨河南省大学生“华光”体育活动第十六届排球比赛进行调查,发现男子甲组(普通大学生组)共有22支队伍、248名运动员,其中,海南籍运动员41人,占外省籍球员数量的51.5%。访谈发现,海南学生之所以有那么多的排球参与者,其重要原因并不是学校排球开展得好,更不是排球师资力量雄厚或者排球教师教学方法先进,而是他们的家人给他们买了一个排球作为玩具,并把他们带到了球场上。笔者认为,足球运动要想蓬勃开展,道理亦然。

6)处置失效品并整组撤下后,再按步骤1)~ 5)将余下的一组进行试验(纹波电流值改为单组纹波电流数值),直至失效,结束试验。

显效:高脂血症的患者临床症状与体征基本消失。有效:高脂血症转折临床症状与体征有所改善;无效:高脂血症的患者临床症状与体征无改善[2]。

VITC码是视频时间码的信号,只有稳定将图像信号加以取出,方能稳定读取VITC,稳定显示地址。由于VITC在之前或者之后都不能够将VITC加以记录,因此在某段视频信号消掉之后,相应的VITC将也同时消失信息。

4 试验总结(负极箔外延工艺验证例)

A组为常规品,B组为负极箔外延试验品。通过试验(图1)可知:

当施加5倍纹波电流经温升并达到热平衡后,A组较B组高15 ℃左右。说明在此条件下,B组的负箔外延试验品散热能力优于A组常规品。

试验条件依据试验目的而定,对于工艺改善对比验证、新材料对比验证、新产品开发验证此类时效性强的需求,例如负极箔延伸此项产品改善设计的效果对比验证,确定试验条件如下:

当施加8倍纹波电流时,A组产品快速温升,其中一颗产品至153 ℃防瀑阀开启,产品失效。而B组温度保持平衡在85~87 ℃,说明在8倍纹波电流时,负极箔外延试验品散执效果良好,能够将热量快速通过外延负极箔接触铝壳底部而迅速传导出来。

编者按:《太湖流域管理条例》对太湖流域水资源可持续利用、保障流域经济社会可持续发展意义重大,能否真正发挥作用,关键在落实。《条例》自2011年11月1日正式施行以来,水利部太湖流域管理局及流域内江苏省、浙江省、上海市积极贯彻落实条例精神,开展了大量卓有成效的实践和探索,取得了良好成效。本刊特别刊登水利部太湖流域管理局以及两省一市水利(水务)厅(局)贯彻落实条例的工作思路和经验做法,以进一步推动《太湖流域管理条例》的贯彻落实,为全国江河湖泊流域综合管理提供经验借鉴。

当施加10倍纹波电流时,B组负极箔外延试验品方才失效,防爆阀打开时B组负极箔外延试验品较A组普通品防爆阀打开时高10℃左右,说明B组试验品其因内部压力引起防爆阀打开的程度弱于A组普通品,即更高的温升产生的内部压力上升方可导致负极箔外延试验品防爆阀开启。

由此得出结论,在产品各配套材料、生产工艺及制造过程控制均不发生变更的前提下,仅将芯子靠底部一端负极箔往外延伸,超出电解纸边缘1~2 mm,使负极箔直接接触到电容器铝壳底部,非常有利于产品中间热量通过金属负极箔以及铝壳朝外界散发,从而提高产品的散热性能。

  

图1 时间-温度曲线图

本文所述纹波电流加速寿命试验的方法,尤其适合对比验证试验,对于工艺改善对比验证、新材料对比验证、新产品开发验证等活动,是行之有效的方法。

在百分比覆盖环境下,为了在算法中提供连通度的保障,本算法提出可变参的适应值函数,当染色体所对应的节点子集C1,C2,…,Cgimax-1满足连通条件式(2)时,则ω1=1,ω2=1否则ω1=0,ω2=1,即本算法的适应值函数定义为式(4)

需要特别强调注意的事项是,对比试验的两组产品,其变更因素只能是一个,即各材料配套、生产工艺、制造过程控制不能多因素同时影响,仅能改变其中之一。如本文中,对比的两组产品一组为常规生产的产品,一组为负极箔外延设计的产品,并且挑选电参数尤其是ESR值接近的产品。其余影响因素均不发生变化,保持一致,方可采用此方法。否则,当影响因素变更超过一个时,采用此方法进行试验,则无法从试验的数据结果来分析变更因素,无法确定不同的变更因素对结果影响的程度从而无法准确得出试验结论。

本文所述方法,在进行工艺改善对比验证、新材料导入对比验证、新产品开发试验此类时效性强的试验需求时,在确保试验结论准确的前提下大幅缩短试验时间是完全可行并且可靠的方法之一。

参考文献:

推荐理由:本书是三浦展继《第四消费时代》后又一力作,关注社会新生现象,并精准定义,赋予与时俱进的新名词,如熟年结婚、轻熟女、文化系腐女、墓友、共享街等。如作者所言,通过这些关键词,读者可以更全面和直接地解读这个时代。对于国内的读者来说,可以预见我们会否出现和日本类似的现象和文化。其实,国内已经陆续出现了与日本相似的风潮,如断舍离、共享生活、极简主义等,熟年结婚的人也是越来越多。那么,对于国内的商业来说,这些新群体就会产生新需求,必然也会带来商业的新机遇。

[1]GB/T 2693-2001, 电子设备用固定电容器 第1部分:总规范[S].

[2]GB/T 5993-2003,电子设备用固定电容器 第4部分:分规范[S].

[3]GB/T 2689.1-1981,恒定应力寿命试验和加速寿命试验方法总则[S].

 
胡卫东,覃玉惠
《环境技术》 2018年第02期
《环境技术》2018年第02期文献

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