With the development of modern industry, different capacitors have been used to store energy in the most effective way. In electronics and electrical field, due to the features of large capacitance, high resisting voltage and high cost performance, aluminum electrolytic capacitors are often used in different places for smoothing ripple voltage, storing energy and so on, and make them to be indispensable components in some circuits and electrical equipment. However, the reliability of aluminum electrolytic capacitors is the key to the stable operation of these circuits and equipment, so the parameter changes of aluminum electrolytic capacitors with time are necessary to be studied. Thanks to the development of the electric industry, new materials and improved manufacturing processes for the aluminum electrolytic capacitors are applied. Several new type aluminum electrolytic capacitors supplied by Itelcond company have been used in tests. Itelcond is an Italian industry that produces high voltage capacitors for professional use. In the first and second chapters, after a general overview on the capacitors, a general explanation about the production process of the aluminum electrolytic capacitors and the typical related electrical parameters is given. Also talked about degradation mechanism of aluminum electrolytic capacitor. Then in the following chapters, mainly about the experimental instrument introduction and test procedures. The last chapter reports result of the measurement tests. This thesis has designed a measurement circuit and its monitoring equipment for experiments. Three different aluminum electrolytic capacitors are target components. By mean of experiments to the circuit in room temperature, this dissertation has recorded the voltage and current waveform data. Then by processing these data with certain algorithms, it calculated the values of the capacitance and ESR (Equivalent Serial Resistance) of the target components. And painted the time variation curves of these parameters. In this thesis, Parameter change of new type aluminum electrolytic capacitors after multiple charge and discharge has been analyzed. It studied the mechanism of degradation and aging of aluminum electrolytic capacitor, built the equivalent circuit model based on its physical structure, researched the degenerate representation on the parameters in the circuit model. On this basis, the trend of the parameters is obtained by noise reduction processing and curve fitting. From the data obtained from the experiment, the basic properties of three different aluminum electrolytic capacitors and the initial parameter changes after a period of charging and discharging were studied.

Con lo sviluppo dell'industria moderna, diversi condensatori sono stati utilizzati per immagazzinare energia nel modo più efficace. Nell'elettronica e nel campo elettrico, a causa delle caratteristiche di grande capacità, alta resistenza e alte prestazioni, i condensatori elettrolitici in alluminio vengono spesso utilizzati in luoghi diversi. Tuttavia, l'affidabilità dei condensatori elettrolitici in alluminio è la chiave per il funzionamento stabile di questi circuiti e attrezzature, quindi è necessario studiare i cambiamenti dei parametri dei condensatori elettrolitici in alluminio con il tempo. Con lo sviluppo dell'industria elettrica vengono applicati nuovi materiali e processi produttivi migliorati per i condensatori elettrolitici in alluminio. Diversi tipi di condensatori elettrolitici in alluminio forniti dalla società Itelcond sono stati utilizzati nei test. Itelcond è un'industria italiana che produce condensatori ad alta tensione per uso professionale. Questa tesi ha progettato un circuito di misurazione e le sue apparecchiature di monitoraggio per esperimenti. Mediante esperimenti sul circuito a temperatura ambiente, questa dissertazione ha registrato i dati di forma d'onda di tensione e corrente. Quindi, elaborando questi dati con determinati algoritmi, ha calcolato i valori della capacità e della ESR (Equivalent Serial Resistance) dei componenti target. Su questa base, l'andamento dei parametri è ottenuto dall'elaborazione della riduzione del rumore e dall'adattamento della curva. Dai dati ottenuti dall'esperimento, sono state studiate le proprietà di base di tre diversi condensatori elettrolitici in alluminio e le modifiche iniziali dei parametri dopo un periodo di carica e scarica.

Experimental research for accelerated aging procedures for aluminum electrolytic capacitors

LI, YANG
2018/2019

Abstract

With the development of modern industry, different capacitors have been used to store energy in the most effective way. In electronics and electrical field, due to the features of large capacitance, high resisting voltage and high cost performance, aluminum electrolytic capacitors are often used in different places for smoothing ripple voltage, storing energy and so on, and make them to be indispensable components in some circuits and electrical equipment. However, the reliability of aluminum electrolytic capacitors is the key to the stable operation of these circuits and equipment, so the parameter changes of aluminum electrolytic capacitors with time are necessary to be studied. Thanks to the development of the electric industry, new materials and improved manufacturing processes for the aluminum electrolytic capacitors are applied. Several new type aluminum electrolytic capacitors supplied by Itelcond company have been used in tests. Itelcond is an Italian industry that produces high voltage capacitors for professional use. In the first and second chapters, after a general overview on the capacitors, a general explanation about the production process of the aluminum electrolytic capacitors and the typical related electrical parameters is given. Also talked about degradation mechanism of aluminum electrolytic capacitor. Then in the following chapters, mainly about the experimental instrument introduction and test procedures. The last chapter reports result of the measurement tests. This thesis has designed a measurement circuit and its monitoring equipment for experiments. Three different aluminum electrolytic capacitors are target components. By mean of experiments to the circuit in room temperature, this dissertation has recorded the voltage and current waveform data. Then by processing these data with certain algorithms, it calculated the values of the capacitance and ESR (Equivalent Serial Resistance) of the target components. And painted the time variation curves of these parameters. In this thesis, Parameter change of new type aluminum electrolytic capacitors after multiple charge and discharge has been analyzed. It studied the mechanism of degradation and aging of aluminum electrolytic capacitor, built the equivalent circuit model based on its physical structure, researched the degenerate representation on the parameters in the circuit model. On this basis, the trend of the parameters is obtained by noise reduction processing and curve fitting. From the data obtained from the experiment, the basic properties of three different aluminum electrolytic capacitors and the initial parameter changes after a period of charging and discharging were studied.
ING - Scuola di Ingegneria Industriale e dell'Informazione
25-lug-2019
2018/2019
Con lo sviluppo dell'industria moderna, diversi condensatori sono stati utilizzati per immagazzinare energia nel modo più efficace. Nell'elettronica e nel campo elettrico, a causa delle caratteristiche di grande capacità, alta resistenza e alte prestazioni, i condensatori elettrolitici in alluminio vengono spesso utilizzati in luoghi diversi. Tuttavia, l'affidabilità dei condensatori elettrolitici in alluminio è la chiave per il funzionamento stabile di questi circuiti e attrezzature, quindi è necessario studiare i cambiamenti dei parametri dei condensatori elettrolitici in alluminio con il tempo. Con lo sviluppo dell'industria elettrica vengono applicati nuovi materiali e processi produttivi migliorati per i condensatori elettrolitici in alluminio. Diversi tipi di condensatori elettrolitici in alluminio forniti dalla società Itelcond sono stati utilizzati nei test. Itelcond è un'industria italiana che produce condensatori ad alta tensione per uso professionale. Questa tesi ha progettato un circuito di misurazione e le sue apparecchiature di monitoraggio per esperimenti. Mediante esperimenti sul circuito a temperatura ambiente, questa dissertazione ha registrato i dati di forma d'onda di tensione e corrente. Quindi, elaborando questi dati con determinati algoritmi, ha calcolato i valori della capacità e della ESR (Equivalent Serial Resistance) dei componenti target. Su questa base, l'andamento dei parametri è ottenuto dall'elaborazione della riduzione del rumore e dall'adattamento della curva. Dai dati ottenuti dall'esperimento, sono state studiate le proprietà di base di tre diversi condensatori elettrolitici in alluminio e le modifiche iniziali dei parametri dopo un periodo di carica e scarica.
Tesi di laurea Magistrale
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Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/10589/148986