Durata de viață a surselor de alimentare. Condensatoare electrolitice. Partea I

Un aspect important în achiziționarea unei surse de energie este speranța de viață a acesteia. În articolul din această săptămână, aruncăm o privire la ceea ce înseamnă durata de viață a unei surse de alimentare, în special în ceea ce privește condensatorii electrolitici ca componente critice.

Proiectează viața

Prin viață de proiectare se înțelege perioada de timp în care sursa de alimentare, atunci când este acționată în condițiile specificate în fișa tehnică, va furniza parametrii specificați. Durata de viață a proiectării poate fi afectată de o serie de componente, cu toate acestea (cu excepția erorilor de dimensionare), blocajul este reprezentat de condensatori electrolitici. Drept urmare, mulți producători pun la dispoziție surse de alimentare durata de proiectare a condensatoarelor sale electrolitice în funcție de temperatura ambiantă, care este aceeași pentru sursele de alimentare speranța de viață.

Este important să subliniem că durata de proiectare nu este aceeași cu fiabilitatea (MTBF), nu există o corelație directă între cele două cantități. Este posibil să se dezvolte atât un produs de lungă durată, dar cu o fiabilitate redusă, cât și un produs fiabil, dar de scurtă durată.

Fiabilitatea va fi abordată într-un articol separat.

Condensatoare electrolitice

Înainte de a continua, să spunem câteva cuvinte despre durata de viață a condensatoarelor electrolitice, fără a pretinde că sunt exhaustive. Fiecare condensator electrolitic are o durată de viață de proiectare care este cea mai mare permisă temperatura suprafeței producători. O valoare tipică la 105 ° C este de 5000 de ore, ceea ce înseamnă doar 0,57 ani, adică mai puțin de 7 luni, 24 de ore pe zi, 7 zile pe săptămână! Conform ecuației Arrhenius, orice scădere a temperaturii de 10 ° C dublează speranța de viață a condensatorului electrolitic, astfel încât speranța de viață a condensatorului menționată la 65 ° C este deja de 9,13 ani.

Următoarea curbă ilustrează speranța de viață a condensatorului în funcție de diferite temperaturi de suprafață.

Un condensator electrolitic este considerat a fi la sfârșitul duratei sale de viață atunci când capacitatea acestuia scade sub 80% din valoarea sa nominală. Acest lucru nu înseamnă neapărat că sursa de alimentare nu va mai funcționa, dar parametrii specificați în fișa tehnică nu mai pot fi asigurați, ceea ce poate duce chiar la o defecțiune a consumatorului furnizat de sursa de alimentare.

Factori care influențează

Temperatura condensatoarelor electrolitice este afectată de următorii factori:

valoarea efectivă a curentului alternativ care curge prin condensator
frecvența curentului alternativ care curge prin condensator
rezistența în serie a condensatorului la o frecvență dată
amplasarea componentelor de încălzire în interiorul sursei de alimentare
temperatura exterioară
orientarea montajului sursei de alimentare, care afectează fluxul de aer prin sursa de alimentare
cantitatea de sarcină de ieșire

Primii cinci parametri nu au niciun efect asupra utilizatorului, iar efectul lor asupra speranței de viață a sursei de alimentare depinde în totalitate de dezvoltare. Se poate observa, de asemenea, că instalarea unui condensator cu durată lungă de viață nu duce neapărat la o speranță de viață lungă a sursei de alimentare, iar speranța de viață a două surse de alimentare echipate cu același tip de condensator nu va fi neapărat aceeași.

Temperatura exterioară poate și trebuie influențată în multe cazuri. La aceeași sarcină, speranța de viață a sursei de alimentare este redusă la jumătate cu fiecare creștere de 10 ° C a temperaturii ambiante. Este ușor de văzut că merită să furnizați o răcire adecvată sursei de alimentare dacă aplicația o permite.

Orientarea instalației de alimentare cu energie electrică depinde în totalitate de utilizator și ar trebui să se acorde o atenție specială efectului acesteia asupra duratei de viață a sursei de alimentare. Ne-am ocupat deja de procesele fizice subiacente într-un articol anterior.

Cantitatea de încărcare depinde și de utilizator, de exemplu, pentru o aplicație de 100W poate fi selectată o sursă de alimentare de 100W sau chiar 150W. În primul caz vorbim de încărcare de 100%, în timp ce în cel de-al doilea caz vorbim doar de încărcare de 67%. Dacă ambele surse de alimentare au aceeași durată de viață proiectată la 100% sarcină, este evident că sursa de alimentare de 150W va avea o speranță de viață mai lungă la 100W sarcină.

Semnificația vieții de proiectare

Pentru aplicațiile medicale și industriale, în care durata de viață a echipamentului este de cel puțin 10 ani, durata de proiectare a sursei de alimentare este un factor care trebuie luat în considerare. Cu toate acestea, se știe mai puțin că viața proiectării este de o importanță capitală și pentru aplicațiile rezidențiale.

Să presupunem că alegeți o sursă de alimentare pentru iluminatul LED de zi fără îngrijire specială, care la prima vedere pare a fi accesibilă. Instalăm această sursă de alimentare în spatele peretelui de gips-carton, având încredere că nu mai trebuie să o atingem. Cu toate acestea, după 5 ani, benzile LED se întunecă brusc, așa că trebuie să desfășurăm peretele pentru a accesa sursa de alimentare. Comparativ cu costul demontării peretelui de gips-carton, am fi putut achiziționa o sursă de alimentare cu un cost suplimentar neglijabil, care să aibă o durată de viață de proiect de 10 ani în aceleași condiții. Se poate observa că durata de viață planificată este, de asemenea, un parametru important în aplicațiile rezidențiale.

Exemplu de foaie de date

Fiecare producător trebuie să decidă asupra tipului de instalație, a temperaturilor ambiante și a sarcinilor pentru care urmează să fie determinată speranța de viață. De exemplu, luați în considerare sursa de alimentare TDK-Lambda RWS100B-12 12V 100W, a cărei fișă tehnică de fiabilitate este disponibilă făcând clic aici. Începând de la pagina 8, putem vedea speranța de viață pentru diferite metode de montare în funcție de temperatura ambiantă, sarcină și tensiune de intrare. Figura de mai jos prezintă aceste valori pentru montarea de tip „A”.

În următorul nostru articol, vom arăta care este scopul condensatoarelor electrolitice în sursele de alimentare și efectul unei scăderi a capacității unui condensator electrolitic asupra funcționării surselor de alimentare.