Перейти к содержанию

Ресурс электролитического конденсатора (endurance)

Надпись «105 °C, 5000 h» на электролитическом конденсаторе не означает, что через 5000 часов он сломается. Это результат стандартного испытания: сколько часов конденсатор выдерживает в самых тяжёлых допустимых условиях, не выходя за оговорённые пределы.

Обновлено Редакция GAW

Ресурс (endurance, load life) алюминиевого электролитического конденсатора — время, которое он выдерживает при верхней температуре категории под номинальным напряжением (или с номинальным током пульсаций), оставаясь в оговорённых пределах параметров. В каталоге его пишут рядом с температурой: «105 °C, 8000 h». По Chemi-Con, именно спецификация Endurance учитывает два главных фактора износа — температуру окружающей среды и нагрев от тока пульсаций.

Что проверяют

Nichicon для серии UPW задаёт испытание так: на конденсатор при 105 °C подают постоянное напряжение с номинальным током пульсаций (пик не выше номинального напряжения), а после испытания и возврата к 20 °C проверяют:

ПараметрНорма после испытания
Ёмкостьизменение в пределах ±20 % от начальной
Тангенс угла потерьне больше 200 % начальной нормы
Ток утечкине больше начальной нормы

Время испытания зависит от размера корпуса: 3000 часов для диаметра 8 мм, 5000 — для 10 мм, 7000 — для 12,5 мм и 8000 — для 16 мм и больше. Отдельно нормируют хранение (shelf life): 1000 часов при 105 °C без напряжения, после чего конденсатор должен уложиться в те же пределы.

Значит, ресурс — это не время до пробоя, а время до заметного ухудшения параметров. Причина износа — электролит медленно уходит через резиновое уплотнение корпуса: ёмкость падает, а потери растут (Chemi-Con, разд. 1).

Пересчёт на реальные условия

Каталожное число относится к самым тяжёлым допустимым условиям. При более низкой температуре ресурс растёт по закону Аррениуса, на практике — по правилу «вдвое на каждые 10 °C» (Chemi-Con, ур. 8):

Lx=L0⋅2(T0−Tx)/10.L_x = L_0 \cdot 2^{(T_0 - T_x)/10}.

Для UPW диаметром 16 мм (8000 часов при 105 °C) при 85 °C получается 32 000 часов (наш расчёт). Ограничения правила, ток пульсаций и две методики производителей разобраны в калькуляторе срока службы электролитического конденсатора: там же — пересчёт часов в годы.

Важные оговорки Chemi-Con:

  • коэффициент 2 справедлив примерно в диапазоне 60–95 °C, для конденсаторов на 105 °C и выше его уточняют у производителя;
  • температуру ниже 40 °C в расчёте принимают равной 40 °C, а результат ограничивают 15 годами;
  • напряжение ниже номинального на ресурс почти не влияет — кроме винтовых конденсаторов на 350 В и выше;
  • перегрев сердцевины от пульсаций ограничен: не больше 15 °C при окружающей температуре до 85 °C и 5 °C при 105 °C.

Как выбрать конденсатор по напряжению, температуре и ресурсу — в ответе «Как выбрать электролитический конденсатор», а сравнение с другими типами — в статье «Конденсаторы».

Не путать с ресурсом реле — числом переключений до износа контактов — и со старением керамических конденсаторов, у которых ёмкость падает по логарифму времени, а нагрев выше точки Кюри её восстанавливает.

Частые вопросы

Что значит «105 °C, 5000 часов» на конденсаторе?

Что конденсатор выдержал 5000 часов при 105 °C под напряжением с номинальным током пульсаций и после этого остался в пределах норм: у Nichicon UPW ёмкость изменилась не больше чем на ±20 %, тангенс угла потерь не вырос больше чем вдвое, утечка не превысила начальную норму. При более низкой температуре конденсатор служит намного дольше.

Сломается ли конденсатор после окончания ресурса?

Не обязательно. Ресурс — это время до выхода параметров за оговорённые пределы, а не до обрыва или пробоя. Но после него ёмкость и ESR уже хуже, чем у нового: в фильтре вырастут пульсации, а дальше износ продолжится.

Как пересчитать ресурс на свою температуру?

По правилу Chemi-Con: каждые 10 °C ниже верхней температуры категории примерно удваивают ресурс — L = L₀·2^((T₀ − T)/10). Правило надёжно в диапазоне 60–95 °C; ниже 40 °C в формулу подставляют 40 °C, а результат ограничивают 15 годами. С учётом перегрева от пульсаций расчёт делает калькулятор срока службы конденсатора.

Источники

  1. Nichicon. UPW series, CAT.8100N — с. 1, Endurance: после приложения постоянного напряжения с номинальным током пульсаций при 105 °C в течение 3000 / 5000 / 7000 / 8000 ч (диаметр 8 / 10 / 12,5 / от 16 мм) и возврата к 20 °C — изменение ёмкости в пределах ±20 %, tan δ не больше 200 % начальной нормы, ток утечки не больше начальной нормы; пиковое напряжение не выше номинального; Shelf Life: 1000 ч при 105 °C без нагрузки, затем обработка напряжением по JIS C 5101-4, п. 4.1, — те же нормы
  2. Nippon Chemi-Con. FAQ: Lifetime of Aluminum Electrolytic Capacitors — вводная часть: условия по температуре и пульсациям включены в спецификацию Endurance каталога; разд. 1: износ — уход электролита через резиновое уплотнение, ёмкость падает, tan δ растёт, закон Аррениуса; ур. 8: Lx = Lo·Bt^((To − Tx)/10), Lo — ресурс при номинальном напряжении (или с номинальным током пульсаций) на верхней температуре категории, Bt ≈ 2 при 60–95 °C, для 105 °C и выше уточняется; Tx не ниже 40 °C, результат не больше 15 лет; разд. 2: напряжение ниже номинала на ресурс почти не влияет, кроме винтовых от 350 В; разд. 3-1: предел перегрева от пульсаций 15 °C при Tx до 85 °C и 5 °C при 105 °C

Нашли ошибку?

Смотрите также