电容器的介质材料与热性能

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发布时间：2022-01-05

电容器的允许温度般取决于介质，面介质的允许温升又取决于它的耐热性、电性能随温度的变化以及温度对老化的影响，即取决于介质的性质。在某些情况下，电容器的允许温度不取决于它的工作介质,而是受限于它所用的辅助材料。例如干式电解电容器的允许温升并不取决于氧化膜,而是取决于它的工作电解液。
根据耐热性能和损耗角正切或电导随温度的变化情况,电容器所用的介质一般可分为两大类:类是耐热性好、损耗角正切和电导随温度变化小的材料(如某些无机材料);另一类是耐热性差，损耗角正切和电导随温度变化较大的材料。显然,对于同样的电容器,用前-类材料时，热击穿电压较高;用后一种材料时，热击穿电压较低。由于前类材料的允许温度可能高于电容器发生热击穿的温度,用这种材料为介质的电容器不能单从材料的耐热性方面检验电容器的工作场强是否合适,而主要应由电容器的热击穿电压来进行核定。因为此时的电容器允许温度已不再取决于介质,而取决于电容器发生热击穿时的温度。对于用后一类介质的电容器,由于电容器发生的热击穿的温度多高于介质的允许工作温度，所以应先根据介质的允许温度来检验所取的工作场强是否合适，甚至有时无需再进行电容器的热击穿核算。
用于制造电容器的介质或辅助介质材料很多是属于允许工作温度不超过80、100C的材料，因此,作电容器热设计时,常常需要首先根据电容器工作电压计算出芯子内部温度，以验证是否超过介质的允许工作温度。
电容器极板的作用是使在接上电压时在介质中形成均匀的电场。在保证电极连续的惟况下,从减大电容器体积，重量和成本的角度考虑,应选用较薄的极板;但当考虑到降低电容器的损耗等原因和工艺因素,有时则应采用较厚的极板。
 对于使用在大电流场合的电容器，应尽量减小极板内阻;工作于高频场合的电容器也要减小极板有效电阻,以降低损耗和免得引起电容器过热。为此设计这种类型的电容器时，微要对极板厚度(d.)进行设计。设计的出发点是:由极板电阻引起的损耗与极板的有效电阻(通常以ret表示,因极板的引出方式不同,往往比极板直流电阻r小得多,即ref=hr、k<1)有关，当极板直流电阻用r= pl/bd.表示、且要求极板的实际损耗小于允许的损耗tgδm时，有tgδm≥2nfCplk/bde,则有式中ρ为极板材料的电阻率(Q*cm),l为极板的有效长度(cm)、b为极板宽度(cm)、f为电压频率(Hz)、C为电容器的电容量(pF)、k为取决于芯子结构和引出位置、数目等因素的系数。
通常应选用电阻率小，化学、电化学性质稳定，机械性能好(易于压延、柔韧、机械强度较大)、导热系数和热容量较大、价格比较便宜、容易焊接的金属材料(如铝、铜等)做极板。其厚度在6~40yum范围，电解电容器中的阳极铝箱可达90~120pm。

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