大容量铝电解电容在DAM中波发射机中的应用与维护

在各类电容器件中，铝电解电容因其体积小、容量高等特性，得到了广泛应用，主要用于交流电压整流后的滤波、储存能量等。上海广播电视技术中心五二二台引进使用的哈广DAM50kW中波发射机，其功放电源整流滤波电路部分，就大量使用了此类电容。然而，由于该发射机采用的未知品牌的电容，铝电解电容稳定性较差，影响了其寿命，为机器设备的日常运行及维护工作带来了一定困难。上海广播电视技术中心特邀请上海BIT-CAP技术中心对相关电容进行了分析。

１. 铝电解电容特质

１．１电容构造

铝电解电容是由经过腐蚀而形成氧化膜的阳极铝箔，中间隔着电解纸与阴极铝箔卷绕后，通过多片引出薄片，将阳极、阴极铝箔分别连接到电容的铝杆终端，再整体浸溃工作电解液，密封在铝壳中而制成。如铝电解电容内部结构图，即图１所示，在非固态电解液的电容里，电介质为阳极铝箔氧化层，电解液是阴极铝箔和阳极铝箔氧化层之间的电接触，浸润着电解液的纸介层成为阴极铝箔与阳极铝箔之间的隔离层。

１．２电容寿命影响因素

就电容自身而言，影响其寿命的因素主要为选材用料好坏、加工工艺优劣等；就电容应用的外部条件而言，影响其寿命的因素则涉及工作温度、安装方式、纹波电流、工作电压等。

１．３电容失效类型

１．３．１开路失效

开路失效一般因引出线与铝杆之间的焊接处被腐蚀断开而产生，由于选材及制作工艺等原因，引出线与铝杆对焊后会在焊点处形成Ａｌ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｐｂ等共熔物，外加电解液含有水分时，上述共熔物将在其浸润中形成微电池腐蚀。电容封盖还有可能因老化而析出Ｃ１－、Ｓ０４２－等杂质离子，也会加速对焊点的腐蚀。在电容外加电压时，电解液中Ｃ１－、ＯＨ－等负离子在电场的作用下趋向正极焊点处，所以，断点大都出现在正极上，负极区域则缺少这些离子，焊点一般保持完好。

１．３．２电解液干涸失效

造成电容电解液干涸失效的原因有两个，原因一为封装工艺瑕疵等问题造成电容密封不好，电解液通过泄压孔、引线孔或滚边处，过快逸出铝壳外；原因二为电容超出实际工作温度所对应的额定工作时限，在电性能上主要表现为电容容值C缓慢减少，串联电阻逐渐增大；

１．３．３冒气漏液失效

因外加电压超出电容额定电压、纹波电流过大或工作温度过高等原因，会使铝电解电容冒气漏液失效，造成电容严重受损，电性能快速劣化。前述后两种失效进程相对缓慢，且失效电容在外观上无明显辨识，而冒气漏液失效则相对迅猛，失效电容在泄压孔或滚边处会有电解液溢出，有的甚至整个封盖都会被冲开。

２. 曰常维护所发现的问题

上海广播电视技术中心五二二台引进使用的一部哈广ＤＡＭ５０ｋＷ中波发射机，其在运行使用将近３年半的时候，三大电声指标中的失真度较先前明显增大，普遍由原先的０．６％以下变为１．２％左右，主要体现在低频部分。经过对机器进行全面检査，发现其功放电源整流滤波电路中的１９个参数为５６００ｕＦ／３５０Ｖ的铝电解电容，有将近半数失效，个别有少量电解液从泄压孔溢出。将所有失效电容予以更换，发射机失真度指标恢复先前水平。

3. 原因分析

经査阅分析，该型号发射机的功放电源部分采用的是十二相全波整流电路，纹波系数只有１％左右，原设计配备的铝电解电容容量及数量，不但能满足其滤波电路的要求，而且还有一定冗余。加上广东省广播电视技术中心五二二台采用专线供电，电压相对比较稳定。所以，基本上可以排除纹波电流过大或者过压导致出现问题；

经与制造厂家人员沟通，我们了解到一般额定最高温度为ＳＳｔ的铝电解电容，理论工作寿命为２０００小时，应用温度每降低１０＾，理论工作寿命增加一倍。

根据一段时间的监测，在发射机停止一天的播音任务后，用红外线测温枪测得电容温度大部分处于３０℃￣４０℃之间，最高也只有４３℃。按４５℃计算，其理论工作寿命应该为３２０００小时以上，通过计算该发射机每天播音的时间，得出此批电容的工作时限为７年以上。但该发射机从安装到发现问题，３年半未到，而且，对另一部同一时间安装且型号相同的发射机进行检查，也发现一定数量的电容已失效。由此可见，并非是电容超出实际工作温度对应的额定工作时限，导致故障的发生。

为探明电容失效原因，工作人员用电容表对失效电容进行测量，发现电容要么是呈开路状态，要么是显示容值超出量程，用万用表测量，两极间有微弱电压而且无法放尽（后发现是因内部开路，储备电量无法放尽）。为进一步弄清问题，对失效电容进行剖解：在撬开封盖瞬间，听到有气流声，证明电容密封效果良好，撬开后发现里面电解液充足，但正极引出薄片已断裂，负极则完好无缺，具体如图２所示，用电容表直接夹着两极引出薄片测量其容值，发现数值与标称值相当，接连剖解多个失效电容皆如此。这些都与开路失效机理相吻合，最终判定失效是电容本身品质不佳。

4. 结语

经上述分析得出，在现实应用中，造成铝电解电容失效的原因，除了外部因素，其自身品质的好坏起着先决作用。当其用料或工艺存在问题，可能导致电容内部开路失效，且无法从外观得以辨识，机器设备也只是出现个别指标上的劣化，而不会有明显故障现象。因此，一方面，在选购备件的时候，务必要选择质量有保障的品牌产品；另一方面，在日常维护检査中，要制定针对性措施，如定期测量其容值、耐压值和漏电流，注意监测电容的工作温度，批量更换临近工作时限的铝电解电容等，这样才能保证机器设备的高质量运行。

此次维护，由上海BIT-CAP技术中心人员全力支持，上海BIT_CAP技术中心专业制造高品质铝电解电容器，通过此次维护与上海电视广播技术中心达成战略合作，以后长期帮其维护电解电容相关设备。