西门子S7-400电源模块直流交流电源

时间：2020-09-23

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变频器电解电容的与

熟悉低压交流变频器的工程师都知道，在交-直-交（电压源型）变频器主回路中，直流环节的电解电容是必不可缺的器件，其工作的性直接影响着变频器的性能；由电解电容的构成材料特性决定，即使在正常使用条件下，电容容值也呈下降趋势，如果**出其允许工作条件，会加速电容老化，甚至损坏。从变频器的运行角度，工程师比较关注，到底有哪些因素会影响电解电容的使用寿命，在什么情况下需要更换电解电容，本期将和大家讨论这内容。

1 变频器直流回路电解电容的功能

在变频器的主回路中，电解电容设计在整流桥与逆变桥中间，用于交流整流后的脉动纹波，向逆变桥提供直流电能，吸收电机回馈的部分电能，为电机提供无功。

1.1 电解电容的特性

电压型变频器中，中间回路的电容一般为电解电容。电解电容在变频器中起到直流母线电压的作用。大家阅读西门子变频器手册时，在与一节中，会提到变频器存放一年以上，就需要给变频器的直流母线电容充电，然后才能正常使用。这是为什么呢？

这个问题我们首先要从电解电容的特点说起，

电解电容器通常是由金属箔（铝）作为正电极，金属箔的绝缘氧化层（氧化铝）作为电介质。铝电解电容器的负电极由浸过电解质液（液态电解质）的薄纸/薄膜或电解质聚合物构成。电解质作为负电极。

从电解电容的特点中，电解电容内部电解液一般为酸性。铝电解电容器经过长时间无电压状态的存放而没有任何应用时，其电解液中的氯离子对氧化铝介质膜的损。随着长时间的放置，没有上电的情况下，电解电容的漏电流越大，如果此时接入一个高电压，电容器会因温度急剧上升而损坏。然而，随着使用中氧化层的重新产生， <图1-1 电容组>

漏电流会逐渐至正常值。同时由于铁，铜离子的还原，原电池效应也逐渐恢复，这使得铝电解电容器的漏电流需要长时间施加电压才能恢复。这个称为老化。

铝电解电容器在无电压状态下存放时，一般厂家都会要求放置1年以上的，在应用前需要进行老化，即对电容进行充电。

根据电解电容的特点，变频器的存放和使用要有一定的条件。

存放温度和湿度：一般在-25度至70度，但温度不能的变化。相对湿度5-95%,不要有凝露的现象发生。

运行温度和湿度：一般在0度至40度，但温度不能的变化。相对湿度5-95%,不要有凝露的现象发生。

1.2 电解电容失效的可能因素

根据电解电容的特点和使用要求，可以总结出电解电容失效的可能因素。

1.2.1 使用温度过高

变频器在使用中电解电容发现有鼓包或者有漏液的情况，需要及时更换。

使用的温度不能**过变频器运行允许的温度。

温度对电容的影响是致命的。温度过高，会使电解电容的电解液“沸腾”产生大量的气体，使电解电容内部压力急剧升高，而压力释放装置（橡胶塞）弹出。

1.2.2 直流母线出现过电压情况

过电压容易电容的绝缘介质击穿；尤其放置时间长的电容，重新使用时要注意直流母线电压波动不能太大，否则容易造成电容损坏。

1.3 电解电容失效对变频器的影响

电容容值下降，直流纹波加大。

电容容值下降，可能变频器发生过压、欠压故障。

电容失效，可能直流回路漏电流加大，直流母线之间的绝缘。

电容损坏，可能直流回路短路，损坏整流桥。

电容漏夜，可能腐蚀变频器其它部件。

2 变频器直流回路电解电容的日常注意事项

日常中需对电容器周围的进行清扫，保持电容周围洁净，风道畅通，保证电容正常散热。

2.1 存放时间的计算

注意，放存时间应自生产的时间起计算，而不是自交货时间起计算。

变频器出厂日期按下面的例子查找：

<图2-1 变频器出厂日期>

2.2 直流母线电容预充电

一般存放一年以上的变频装置，投入运行前需要对变频器的直流母线电容进行预充电操作，进而恢复电容电解质活性，存放不**过一年的，可以不进行预充电。

对于预充电具体操作步骤，需要参考相应的产品说明书，建议充电时分阶段升高电压，见图2-2，逐步将直流母线电压升至额定值，防止电流过大，造成电容毁坏。

<图2-2 电容预充电时序图>

2.3 电容更换及更换注意事项

一般电容实际容值低于标称值的80%，就需要更换。

电容外观出现漏液、变形、胶塞弹出，需要更换。

更换新的电容，需要注意电容的标称电压、容量，安装尺寸等。

更换电容时注意电容的极性不能装反。

为保证电容组内各个电容的特性*，建议整组更换。

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