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关于灯及镇流器中使用电容器性能的几点说明[2]

2008-6-17  来源:阜新欧亚电子有限公司  作者:丁文阁  有19228人阅读

电容器的损耗是由介质损耗和金属部分损耗组成。介质损耗是由介质本身决定,即由介质薄膜的性能--漏导引起的。当使用频率很低时,电容器的损耗主要由介质损耗决定。其值随频率上升而成反比下降,见图示:

  电容的工作电压,在频率适宜的情况下,一般应不大于额定电压。而瞬时承受电压,即耐电压,按国际国内标准最大检测电压为2倍电压,重复进行耐电压试验对电容器有损伤,因而过高的耐电压超过介质薄膜的承受能力,会损伤介质对电容器也是不利的。经过我们多年的试验,这些潜在的危险,会减少其使用寿命。因而建议客户给出的电容器耐电压指标应不大于2倍。而且在这种情况下,电容器厂家为了更好保证客户使用,还要高于2倍进行内控,但这些余量我们也是靠增加介质厚度来保证的。如果客户就给大于2倍甚至3倍的指标,那我们仍要加严,这样无限制的加下去,对电容器是一种损害,对照明产品也是一种损害,即使当时生产、检测过程中没有体现出来,但是却为日后用户的使用埋下了隐患,这对电容器供应商、照明产品制造商和消费者三方来讲都是不利的,因为我们共同的目标就是满足消费者的使用。
 
  三、如何正确选用电压为1000V-1250V P=10的薄膜电容
 
  在高频、高压、高温的照明电路中,在选用电压为1000V/1250V,容量为1000P-0.015µF脚距P=10系列的电容时,现应有不少设计师依然选用CL11或CBB13结构的电容,这就是目前大量低档节能灯及镇流器存在的主要原因,因为从CL11或CBB13电容的结构上看不是分压结构、无自愈性能,从材料性能上看 CL11更不适合在高频电路中使用、在高频、高压、高温电路上长时间工作时容易造成CL11或CBB13电容自身产生大量热量和电容量大幅衰减,导致电容器在较短时间内失效,这也是很多照明生产厂家想用3倍测试耐电压来挑选所谓好电容的原因吧,但这种做法是不科学,也是徒劳的,甚至会给电容带来更大的隐患,因为从CL11或CBB13电容的结构来看就不是耐高压结构,而不是检测指标高低可决定其性能的,而是设计师的选择出现了问题。
 
  相反如果在照明电路中选用CBB28 P=10的内串式箔式聚丙膜电容器,因其是内串分压式结构,相当于在电路中同一位置有两个电容分担一半的电压,有效的降低了电容自身产生的热量,改善了电路环境,同时CBB28电容又具有良好的自愈性能,提高了电容在电路中的可靠性,所以在选用电压为1000V/1250V, 容量为1000P-0.05µF脚距P=10系列的电容时,一定要选用CBB28 P=10的内串式箔式聚丙膜电容器。切不可因为CL11或CBB13电容可以节省几分钱的成本,而毁掉整个中国照明行业的信誉。
 
  四、同为内串式箔式聚丙膜电容器(CBB28)与(CBB18、CBB81)的区别   
 
  电容器的好坏,除用容量、损耗、绝缘、耐压四个基本参数衡量检测外,它的耐脉冲电压冲击和承受电流大小等性能也是需要考虑的。在照明的电路中使用的电容器这两点更需要注意。鉴于这两点性能的考虑,脚距P=10的体积较小的内串式箔式聚丙膜电容器(CBB28)不如脚距P≥15体积较大的箔式内串的聚丙膜电容器(CBB18、CBB81)结构,因为脚距P=10 的CBB28电容内串结构的铝箔宽度为4mm,屏蔽带宽为1mm,而脚距P≥15的 CBB18、CBB81电容内串结构的铝箔宽度为≥6mm,屏蔽带宽为2mm、3mm,耐脉冲电压冲击能力和承受电流强度明显增加。所以只要空间允许,最好使用脚距P≥15的 CBB18、CBB81箔式内串的聚丙膜电容器。
 
  照明电路中常用薄膜电容器及特性对照表:
型号
CL11
CBB13
CBB28
CBB18
CBB81
结构
不分压,铝箔做电极
不分压,铝箔做电极
内串结构,铝箔做电极
内串结构,铝箔做电极
内串结构,铝箔做电极
屏蔽带宽
1mm
2mm
3mm
自愈性能
额定电压
≤630V
≤630V
1000V
1250V
1000V
1250V
1600V
2000V
脚距(㎜)
5
7.5/10 /15
10
15
≥17.5
耐电压冲击
较大
承受电流
较大
 
  另外需要提醒照明电器厂家的是随着技术的的不断进步,现在高温105℃聚丙膜材料已经被电容器生产厂家大量使用,所以照明电器厂家在使用CBB系列电容器时,一定要选择高温105℃的聚丙膜材料。
 
  五、薄膜电容器检测标准,仅供参考:
  耐电压: CBB13.     CBB18:         2Ur
             CBB81.     CBB28:         2Ur
          CBB21(22). CL21:             1.8Ur
 
  损耗:
 
CBB13.CBB18
CBB81.CBB28
CBB21(22)
CL21
10KHz
≤0.001
≤0.001
≤0.001
≤0.015
 
  绝缘电阻:
  CBB类:        ≥30000MΩ
  CL21:         ≥20000 MΩ
  CL21X:         ≥10000MΩ
 
  绝缘电阻的测试电压:  
  100V (100≤Ur<500V)
  500V (Ur≥500V)
  50V (CL21X)
 
  六、金属化薄膜电容器的自愈性
 
  金属化薄膜电容器的最大特点就是它可以发生自愈,从而提高电容器的可靠性, 金属化薄膜电容器发生自愈有两种情况。

  一种是放电自愈(也叫高压自愈),是发生在电压较高下,假设在两个金属化电极间的有机薄膜中某处有一疵点,它可能是金属性疵点,也可能是半导体或劣质绝缘性疵点。在金属化有机薄膜电容器上施加电压后,立刻有电流通过疵点。使得疵点产生灼热(焦耳热),使金属、半导体或绝缘性疵点的电阻下降,急剧上升的热能将该区域金属化层融化,引起电极间在此处产生飞弧放电,电弧很快蒸发和抛散掉该区熔融金属,形成无金属化层的绝缘隔离区,电弧熄灭,实现自愈。
 
  另一种是电化学自愈(也叫低压自愈),主要是发生在低压电容器上,这是因为金属化镀层在电压很低的情况下逐渐形成的Al2O3绝缘层将疵点覆盖和隔离,从而电容器绝缘电阻大为提高,达到自愈。
 
  所以电容器生产商一定要对金属化薄膜电容器进行赋能,使电容器在一定电压下,进行自愈老练,最大限度消除疵点对电容器影响。(要提醒用户注意的是:现在有些电容器厂将此工序省略了,一道简单的工序,就产生了两种截然不同档次的产品)
 
  七、薄膜电容器的寿命计算
 
  薄膜电容的寿命计算计算方法
  依据1:天津大学无线电材料与元件教研室主编《电容器》(技术标准出版社出版)208页6.6.3条款。
  依据2:法国波洛莱工艺技术公司《金属化聚丙稀薄膜使用指南》。薄膜电容的寿命计算公式为:
                          T-T1
             V   9     (     ) 
  L1=     × 2   10   
             V1
 
     L=工作寿命时间
  L1=耐久性试验时间
  V=额定电压
  V1=试验电压
  T=工作温度
  T1=试验温度
  以额定电压为1000V的薄膜电容器为例,耐久性试验电压1.25Ur(国标)为1250V,试验温度105℃,试验时间1000小时。节能灯85℃工作温度,代入公式:
         
                     85-105
        1000  9   (      )
  L1 =(    ) ×2    10
      1250       
    = 0.134×0.25
  = 0.0335(h)等于工作时间1h,
 
  一年为8640h×0.0335,等于试验时间289.44h,产品的耐久性试验是1000h,所以1000h÷289.44=3.45年,也就是说:额定电压为1000V的薄膜电容, 如1000小时的耐久性试验合格的产品,相当于在85℃的工作温度下,额定电压下工作3.45年(相当于29808小时)。
所以电容器生产厂家定期做耐久性试验是非常必要的。
 
 
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