電容器的介質(zhì)材料與熱性能

  電容器的最高允許溫度般取決于介質(zhì)，面介質(zhì)的最高允許溫升又取決于它的耐熱性、電性能隨溫度的變化以及溫度對(duì)老化的影響，即取決于介質(zhì)的性質(zhì)。

     在某些情況下，電容器的最高允許溫度不取決于它的工作介質(zhì),而是受限于它所用的輔助材料。例如干式電解電容器的最高允許溫升并不取決于氧化膜,而是取決于它的工作電解液。

     根據(jù)耐熱性能和損耗角正切或電導(dǎo)隨溫度的變化情況,電容器所用的介質(zhì)一般可分為兩大類:類是耐熱性好、損耗角正切和電導(dǎo)隨溫度變化小的材料(如某些無機(jī)材料);另一類是耐熱性差，損耗角正切和電導(dǎo)隨溫度變化較大的材料。顯然,對(duì)于同樣的電容器,用前-類材料時(shí)，熱擊穿電壓較高;用后一種材料時(shí)，熱擊穿電壓較低。由于前類材料的最高允許溫度可能高于電容器發(fā)生熱擊穿的溫度,用這種材料為介質(zhì)的電容器不能單從材料的耐熱性方面檢驗(yàn)電容器的工作場(chǎng)強(qiáng)是否合適,而主要應(yīng)由電容器的熱擊穿電壓來進(jìn)行核定。因?yàn)榇藭r(shí)的電容器最高允許溫度已不再取決于介質(zhì),而取決于電容器發(fā)生熱擊穿時(shí)的溫度。對(duì)于用后一類介質(zhì)的電容器,由于電容器發(fā)生的熱擊穿的溫度多高于介質(zhì)的最高允許工作溫度，所以應(yīng)先根據(jù)介質(zhì)的最高允許溫度來檢驗(yàn)所取的工作場(chǎng)強(qiáng)是否合適，甚至有時(shí)無需再進(jìn)行電容器的熱擊穿核算。

      用于制造電容器的介質(zhì)或輔助介質(zhì)材料很多是屬于最高允許工作溫度不超過80、100C的材料，因此,作電容器熱設(shè)計(jì)時(shí),常常需要首先根據(jù)電容器工作電壓計(jì)算出芯子內(nèi)部溫度，以驗(yàn)證是否超過介質(zhì)的最大允許工作溫度。

關(guān)于電容器極板的厚度問題

   電容器極板的作用是使在接上電壓時(shí)在介質(zhì)中形成均勻的電場(chǎng)。在保證電極連續(xù)的惟況下,從減大電容器體積，重量和成本的角度考慮,應(yīng)選用較薄的極板;但當(dāng)考慮到降低電容器的損耗等原因和工藝因素,有時(shí)則應(yīng)采用較厚的極板。

    對(duì)于使用在大電流場(chǎng)合的電容器，應(yīng)盡量減小極板內(nèi)阻;工作于高頻場(chǎng)合的電容器也要減小極板有效電阻,以降低損耗和免得引起電容器過熱。為此設(shè)計(jì)這種類型的電容器時(shí)，微要對(duì)極板厚度(d.)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的出發(fā)點(diǎn)是:由極板電阻引起的損耗與極板的有效電阻(通常以ret表示,因極板的引出方式不同,往往比極板直流電阻r小得多,即ref=hr、k<1)有關(guān)，當(dāng)極板直流電阻用r= pl/bd.表示、且要求極板的實(shí)際損耗小于允許的損耗tgδm時(shí)，有tgδm≥2nfCplk/bde,則有

   式中ρ為極板材料的電阻率(Q*cm),l為極板的有效長(zhǎng)度(cm)、b為極板寬度(cm)、f為電壓頻率(Hz)、C為電容器的電容量(pF)、k為取決于芯子結(jié)構(gòu)和引出位置、數(shù)目等因素的系數(shù)。

     通常應(yīng)選用電阻率小，化學(xué)、電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，機(jī)械性能好(易于壓延、柔韌、機(jī)械強(qiáng)度較大)、導(dǎo)熱系數(shù)和熱容量較大、價(jià)格比較便宜、容易焊接的金屬材料(如鋁、銅等)做極板。其厚度在6~40yum范圍，電解電容器中的陽極鋁箱可達(dá)90~120pm。

     各種電容器常用的幾種極板及優(yōu)缺點(diǎn)見表3.2所示(見下頁)。3.3.5極板的留邊量