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技術專文

圖1、失效模式圖 (Nippon Chemi-Con)

Primary Factors
Faillure Modes Internal Causes
Mismanaged Production Mishandied Application Unavoidable Factors
in Normal Service
Short Circuit Burned Foil
Between Electrodes Metal Particle
①
④
Dielectrical Break of Local deficiency
Short circuit
① Oxide Layer in oxyde layer
③ ④
Dielectrical break of Mechanical stress
Separator
①
② ③
Disconnection of Mechanical
Terminal Construction stress
Open circuit ②
Poor Terminal Poor connection
Connection
②
Less Electrolyte Deterioration
with Time
Electrolyte Vaporization Excessive Thermal stress
Capacitance ①
Drop ③
tan δ (ESR) Anode Foil Capacitance Excessive
Increase Drop ③ operating voltage
Cathode Foil
Capacitance Drop Reverse voltage
Deterioration of Electrochemical Reaction Excessive
Leackage Oxyde Layer Ripple Current
Current
Increase ② Contamination Excessive
Corrosion by Chloride Charge-Discharge Duty
①
Open Vent Internal pressure Rise Chloride Contamination By
Assembly Board Cleaning
Electrolyte Poor Sealing Poor Sealing
Leackage

此外，針對檢測方法進行可行性評 洩漏電流有機會由線上變頻器即時
估與效益分析，以預期可以達到變 偵測得知，其餘失效模式須停機檢
Where
頻器系統崩潰前檢測出元件失效之 測或目視確認。 Lop is the expected operating
目的。 life in h, Mv is a unitless voltage
multiplier for voltage derating,
電解電容器壽命預估方法
Lb is the expected operating life
一般常見之電解電容器壽命預估方 in h for full rated voltage and
[5]
法如公式(1)所示 ，其來源由W. D. temperature, Tm is the maximum
文獻探討 GREASON於1986年 根據阿瑞尼 permitted internal operating
[2]
[1]
斯方程式(Arrhenius equation) 所 temperature in °C, and Ta is the
actual capacitor internal operating
提出，再經由各製造廠根據製造實
電解電容器之失效模式 temperature in °C. ............式(1)
驗參數進行調整，阿瑞尼斯方程式
[8]
圖1為電解電容器之失效模式圖 ， 為化學反應速率與溫度之關係式。
元件製造時與誤使用時之條件在變 表1為各製造大廠之壽命預估公式。 預防檢測機制之定性分析評估
頻器製造出廠測試應被檢測為不良 由公式(1)可知電容器之運轉壽命與
從電容器失效模式分析與壽命預估
品，本文著重於正常使用下之經時 其兩端跨壓呈負相關，運轉電壓越
公式中，本文歸納出四項預防檢測
劣化所造成之電容器失效。模式圖 高則壽命越短。此外，壽命也與電
機制之參數；電壓、電流、阻抗、
中可看出經時劣化可能導致之結果 容器中心溫度呈負相關，運轉中心
溫度，如 圖2所示。以下將逐步分
有短路、開路、靜電容量減少、 溫度每上升十度，壽命則減一半。
析評估。
TanΦ增加、洩漏電流增加、防爆 表1為常見變頻器內部使用之電容器
瓣開花、漏液等結果。其中開路、 廠牌的壽命預估參數。 首先，運轉跨壓為影響壽命的參數

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