JP2010093046A - Life prediction method and device for electrolytic capacitor - Google Patents

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彦 本間
Katsushi Yamamoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a life prediction method for an electrolytic capacitor that can predict an accurate life of the electrolytic capacitor used for a control board. <P>SOLUTION: The life prediction method includes a detachment step of detaching the electrolytic capacitor attached to the control board whose use elapsed period can be specified, a measurement step of measuring electrostatic capacitance and tanδ of each of the detached capacitor and a new electrolytic capacitor which has the same standard with the detached electrolytic capacitor, a calculation step of calculating a temperature rise ΔT of each of the electrolytic capacitors from measured electrostatic capacitance and tanδ, and a prediction step of predicting a temperature rise up to a temperature at which the electrolytic capacitance or tanδ of the detached electrolytic capacitor reaches an abnormal value and then predicting a period when the detached electrolytic capacitor has an abnormal value based upon the predicted temperature rise in accordance with the Arrhenius law. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電解コンデンサの寿命予測方法及び装置に関するものであり、特に、制御基板で使用する電解コンデンサの寿命予測方法及び装置に関するものである。   The present invention relates to an electrolytic capacitor life prediction method and apparatus, and more particularly to an electrolytic capacitor life prediction method and apparatus used in a control board.

ほとんどの制御基板には、電圧の平滑化やノイズ除去のために、電解コンデンサが搭載されている。しかし、電解コンデンサは、内部の電解液が透過や飛散によりドライアップを引き起こし、静電容量の低下を引き起こすといった特性を抱え、有寿命品である。そして、制御基板上で唯一の有寿命品である場合が多く、電解コンデンサの寿命はそのまま制御基板の寿命へと繋がっている。   Most control boards are equipped with electrolytic capacitors for voltage smoothing and noise removal. However, the electrolytic capacitor is a long-life product having such characteristics that the internal electrolyte causes dry-up due to permeation and scattering, thereby causing a decrease in capacitance. In many cases, it is the only product with a limited life on the control board, and the life of the electrolytic capacitor directly leads to the life of the control board.

また、従来のアルミ電解コンデンサの寿命推定は、アレニウスモデル式(後述する)に従う、つまり、使用温度が10℃上昇する毎に寿命は半減するという考えが使用されている。   Further, the life estimation of the conventional aluminum electrolytic capacitor is based on the Arrhenius model equation (described later), that is, the idea that the life is halved every time the operating temperature rises by 10 ° C. is used.

そして、特許文献1または特許文献2には、大容量電解コンデンサでは、静電容量・抵抗値を測定し続けることで、コンデンサ劣化度カーブをプロットしていき、そのコンデンサの劣化度を判定する方法が開示されている。
特開2002−25872号公報 特開2001−76980号公報
In Patent Document 1 or Patent Document 2, in a large-capacity electrolytic capacitor, a capacitor deterioration degree curve is plotted by continuously measuring the capacitance / resistance value, and the deterioration degree of the capacitor is determined. Is disclosed.
JP 2002-25872 A JP 2001-76980 A

しかしながら、制御基板上の電解コンデンサでは、周囲の抵抗やコンデンサ自身の発熱によりコンデンサの温度変化を予想することができず、更には製造上コンデンサ容量にもバラツキがあることからも、アレニウスモデル式や標準のコンデンサ劣化度予測カーブから電解コンデンサの寿命を推定することは現実的に難しいという問題がある。   However, the electrolytic capacitor on the control board cannot predict the temperature change of the capacitor due to the surrounding resistance or the heat generated by the capacitor itself. There is a problem that it is actually difficult to estimate the lifetime of the electrolytic capacitor from the standard capacitor deterioration degree prediction curve.

また、基板上の電解コンデンサは他の素子と共に精密にハンダ付けされており、特許文献1または2に開示の技術のようにコンデンサの実測値を用いたコンデンサ劣化度カーブを作成することもできないため、今まで基板上の電解コンデンサの寿命予測は実施されていなかった。   In addition, the electrolytic capacitor on the substrate is precisely soldered together with other elements, and it is impossible to create a capacitor deterioration degree curve using the measured value of the capacitor as in the technique disclosed in Patent Document 1 or 2. Until now, the life prediction of the electrolytic capacitor on the substrate has not been carried out.

このため、現状では、基板が故障してから対応するBreakdown Maintenance(以下、BM対応と称する)、推定寿命(約10年)以上経過してからの一斉交換、および予備基板を用いての基板オーバーホール(以下、OH対応と称する)が実施されている。   For this reason, under the present circumstances, the corresponding Breakdown Maintenance (hereinafter referred to as BM correspondence) after the failure of the substrate, simultaneous replacement after the estimated life (about 10 years) or more, and substrate overhaul using a spare substrate (Hereinafter referred to as OH correspondence).

しかしながら、これらの方法であっても、基板総数が数千枚・同規格基板が数十枚以上を使用している製鉄所においては、次のような問題点がある。すなわち、基板が一斉に寿命を迎えた場合には、予備基板・メーカー在庫の欠乏の可能性があり、これらの手当てが間に合わない場合には、工場停止へと繋がる危険性がある。また、寿命を安全方向に推定し早期に基板を更新する場合にも、高価格の制御基板を膨大な数量を購入しなければならず、莫大な修理費用が必要となってしまうという問題点がある。   However, even with these methods, there are the following problems in steelworks where the total number of substrates is several thousand and the same standard substrate is several tens or more. That is, if the substrates reach the end of their lives at the same time, there is a possibility of a shortage of spare substrates / manufacturer inventory, and if these allowances are not met in time, there is a risk of leading to a factory shutdown. In addition, even when the life is estimated in a safe direction and the board is renewed at an early stage, it is necessary to purchase a huge quantity of high-priced control boards, which requires a huge repair cost. is there.

本発明は、これら従来技術の問題点に鑑み、制御基板で使用する電解コンデンサの正確な寿命予測ができるような電解コンデンサの寿命予測方法及び装置を提供することを課題とする。   An object of the present invention is to provide an electrolytic capacitor life prediction method and apparatus capable of accurately predicting the life of an electrolytic capacitor used in a control board in view of these problems of the prior art.

本発明の請求項1に係る発明は、制御基板で使用する電解コンデンサの寿命を予測する電解コンデンサの寿命予測方法であって、使用経過期間を特定できる制御基板に取り付けられた電解コンデンサを取外す取外しステップと、取外した電解コンデンサと、該電解コンデンサと同じ規格で新品の電解コンデンサそれぞれについて、静電容量とtanδを測定する測定ステップと、測定した静電容量とtanδから、それぞれの電解コンデンサの温度上昇ΔTを算出する算出ステップと、算出した温度上昇ΔTを用いて、前記取外した電解コンデンサの静電容量またはtanδのいずれかが異常値となるまでの温度上昇を予測し、予測した温度上昇とアレニウス則に基づき取外した電解コンデンサが異常値となる時期を予測する予測ステップとを有することを特徴とする電解コンデンサの寿命予測方法である。   The invention according to claim 1 of the present invention is an electrolytic capacitor life prediction method for predicting the life of an electrolytic capacitor used on a control board, and removing the electrolytic capacitor attached to the control board capable of specifying the elapsed usage period. Measuring step of measuring capacitance and tan δ for each of the step, the removed electrolytic capacitor, and a new electrolytic capacitor of the same standard as the electrolytic capacitor, and the temperature of each electrolytic capacitor from the measured capacitance and tan δ Using the calculation step for calculating the increase ΔT and the calculated temperature increase ΔT, the temperature increase until either the capacitance of the removed electrolytic capacitor or tan δ becomes an abnormal value is predicted, and the predicted temperature increase And a prediction step for predicting when the removed electrolytic capacitor becomes abnormal based on the Arrhenius law. This is a method for predicting the lifetime of an electrolytic capacitor.

また本発明の請求項2に係る発明は、請求項1に記載の電解コンデンサの寿命予測方法において、前記温度上昇ΔTを、以下の(3)式より求めることを特徴とする電解コンデンサの寿命予測方法である。   According to a second aspect of the present invention, in the electrolytic capacitor life prediction method according to the first aspect, the temperature rise ΔT is obtained from the following equation (3): Is the method.

Figure 2010093046
Figure 2010093046

さらに本発明の請求項3に係る発明は、制御基板で使用する電解コンデンサの寿命を予測する電解コンデンサの寿命予測装置であって、使用経過期間を特定できる制御基板から取り外された電解コンデンサと、該電解コンデンサと同じ規格で新品の電解コンデンサのそれぞれについて、静電容量とtanδを測定する測定手段と、該測定手段で測定した静電容量とtanδを入力し、それぞれの電解コンデンサの温度上昇ΔTを算出する算出手段と、前記算出手段で算出した温度上昇ΔTを入力し、前記取外した電解コンデンサの静電容量またはtanδのいずれかが異常値となるまでの温度上昇を予測し、予測した温度上昇とアレニウス則に基づき取外した電解コンデンサが異常値となる時期を予測する予測手段とを有することを特徴とする電解コンデンサの寿命予測装置である。   Furthermore, the invention according to claim 3 of the present invention is an electrolytic capacitor lifetime predicting apparatus for predicting the lifetime of an electrolytic capacitor used on a control board, the electrolytic capacitor removed from the control board capable of specifying the elapsed usage period, For each new electrolytic capacitor of the same standard as the electrolytic capacitor, a measuring means for measuring the capacitance and tan δ, and the capacitance and tan δ measured by the measuring means are input, and the temperature rise ΔT of each electrolytic capacitor And calculating the temperature rise ΔT calculated by the calculation means, predicting the temperature rise until either the capacitance of the removed electrolytic capacitor or tan δ becomes an abnormal value, and predicting the temperature And a predicting means for predicting when the electrolytic capacitor removed becomes abnormal based on the Arrhenius law. This is a device for predicting the life of a decoupling capacitor.

本発明は、制御基板で使用する電解コンデンサの正確な寿命予測ができるようにしたので、今まで不明だった基板の劣化具合情報を得ることが可能となる。更に、その基板の劣化具合から、同じ規格や同じ環境にある、未だ更新していない制御基板の劣化具合を推定することで、故障トラブルの事前防止・更新時期の調整による更新コスト低下の効果が得られる。   According to the present invention, it is possible to accurately predict the lifetime of the electrolytic capacitor used in the control board, and thus it is possible to obtain information on the degree of deterioration of the board that has been unknown until now. Furthermore, by estimating the degree of deterioration of the control board that has not been updated yet in the same standard and the same environment from the degree of deterioration of the board, the effect of lowering the renewal cost due to the prevention of failure troubles and adjustment of the renewal time can be achieved. can get.

図5は、電解コンデンサの構成を説明する図である。電解コンデンサは、アルミニウム電解コンデンサとタンタル電解コンデンサに大別でき、図5では、アルミニウム電解コンデンサの例で説明する。   FIG. 5 is a diagram illustrating the configuration of the electrolytic capacitor. Electrolytic capacitors can be broadly classified into aluminum electrolytic capacitors and tantalum electrolytic capacitors. In FIG. 5, an example of an aluminum electrolytic capacitor will be described.

なお、タンタル電解コンデンサは、化成皮膜がきわめて安定で劣化が少なく、アルミ電解コンデンサと比べると、漏れ電流が小さく長寿命で信頼性も高いが、割高である。このため、産業界ではアルミ電解コンデンサが広く用いられている。   The tantalum electrolytic capacitor has a very stable chemical film and little deterioration. Compared to an aluminum electrolytic capacitor, the tantalum electrolytic capacitor has a low leakage current, a long life and high reliability, but is expensive. For this reason, aluminum electrolytic capacitors are widely used in the industry.

アルミ電解コンデンサは、粗面化したアルミニウム製の陽極に誘電体酸化皮膜を形成した後、その間にセパレータ(ほう酸アンモンなどの電解液を含んだ電解紙)を介在させてアルミニウム製の陰極と共に巻回することによりコンデンサ素子を形成する。そして、このコンデンサ素子を有底筒状のアルミニウムケースに収納した後、このアルミニウムケースの開放端をゴム等の弾性体からなる封口部材で封止することによって構成されている。   An aluminum electrolytic capacitor is formed by forming a dielectric oxide film on a roughened aluminum anode and then winding it together with an aluminum cathode with a separator (electrolytic paper containing an electrolyte such as ammonium borate) interposed between them. Thus, a capacitor element is formed. And after accommodating this capacitor | condenser element in a bottomed cylindrical aluminum case, it is comprised by sealing the open end of this aluminum case with the sealing member which consists of elastic bodies, such as rubber | gum.

このように構成されたアルミ電解コンデンサでは、電解液が含浸されたコンデンサ素子を収納したアルミニウムケースの封止をゴム等の弾性体からなる封口部材で行うようにしているために、完全に密封することが困難である。このために時間の経過と共に電解液が徐々に蒸発し、静電容量の減少、tanδ(損失角)の増加等に代表される、アルミ電解コンデンサとしての重要な電気特性が劣化するという問題を有している。   In the aluminum electrolytic capacitor configured in this manner, the aluminum case containing the capacitor element impregnated with the electrolytic solution is sealed with a sealing member made of an elastic material such as rubber, so that it is completely sealed. Is difficult. For this reason, the electrolyte solution gradually evaporates with the passage of time, and there is a problem that important electrical characteristics as an aluminum electrolytic capacitor deteriorate, such as a decrease in capacitance and an increase in tan δ (loss angle). is doing.

上述したtanδ(損失角)には、以下の(1)式で表される関係がある。   The tan δ (loss angle) described above has a relationship represented by the following equation (1).

Figure 2010093046
Figure 2010093046

アルミ電解コンデンサの寿命を推定するに当たっては、以下の(2)式で示すアレニウスモデル式に従うことが知られている。   In estimating the life of an aluminum electrolytic capacitor, it is known to follow the Arrhenius model equation shown by the following equation (2).

Figure 2010093046
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電解液の蒸発速度は温度が10℃上昇する毎に2倍になると近似されることから、使用温度が10℃上昇する毎に寿命は半減するという計算によって行われている。   Since the evaporation rate of the electrolytic solution is approximated to be doubled every time the temperature rises by 10 ° C., the lifetime is reduced by half every time the operating temperature rises by 10 ° C.

しかしながら、制御基板上の電解コンデンサでは、前述したように上手くコンデンサの温度変化を予想または実測することができず、アレニウスモデル式を直接適用できていなかった。   However, in the electrolytic capacitor on the control board, as described above, the temperature change of the capacitor cannot be predicted or measured successfully, and the Arrhenius model formula cannot be directly applied.

本発明は、コンデンサの温度が不明であり、コンデンサ劣化度予測カーブを実測・作成することができない状況下で、コンデンサの性能劣化量とコンデンサ使用期間から今後どれだけの期間使用可能であるかを予測するものである。   In the present invention, in the situation where the temperature of the capacitor is unknown and the capacitor deterioration degree prediction curve cannot be measured and created, it is determined how long the capacitor can be used from the amount of deterioration of the capacitor performance and the period of use of the capacitor. It is to be predicted.

これまで、メーカーへ制御基板のOH対応を依頼した場合、制御基板上の電解コンデンサ・バッテリー等の有寿命品交換と、劣化箇所・問題点がないか動作試験が実施されている。本発明者らは、有寿命品交換の際に、そのまま廃棄されていた使用済みの電解コンデンサに着目した。   Up to now, when requesting manufacturers to handle OH on the control board, replacement of limited-life products such as electrolytic capacitors and batteries on the control board, and operation tests have been conducted to see if there are any deteriorations or problems. The inventors of the present invention paid attention to a used electrolytic capacitor that was discarded as it was when replacing a limited-life product.

すなわち、これまで廃棄されていた電解コンデンサの静電容量・tanδ値を測定し、測定した静電容量・tanδ値と新品の電解コンデンサの静電容量・tanδ値とに基いて、コンデンサの温度上昇がどれだけ増加したか計算することによって、それまでの使用期間から今後どれだけの期間使用可能であるかを予測する。   That is, the capacitance / tanδ value of the electrolytic capacitor that has been discarded so far is measured, and the temperature rise of the capacitor is based on the measured capacitance / tanδ value and the capacitance / tanδ value of a new electrolytic capacitor. By calculating how much has increased, it is predicted how long it can be used from the previous period of use.

図2は、本発明に係る電解コンデンサの寿命予測装置の構成例を示す図である。電解コンデンサの静電容量の値を測定する静電容量測定部1、電解コンデンサのtanδの値を測定するtanδ測定部2、静電容量測定部1とtanδ測定部2を用いて測定した値を入力して電解コンデンサの温度上昇量ΔTを算出するΔT算出部3、求めたΔTを入力して電解コンデンサの寿命予測を行う予測演算部4、予測した結果を表示など行う出力部5から構成される。   FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the electrolytic capacitor life prediction apparatus according to the present invention. The capacitance measurement unit 1 that measures the capacitance value of the electrolytic capacitor, the tan δ measurement unit 2 that measures the tan δ value of the electrolytic capacitor, and the values measured using the capacitance measurement unit 1 and the tan δ measurement unit 2 A ΔT calculation unit 3 that inputs and calculates the temperature rise amount ΔT of the electrolytic capacitor, a prediction calculation unit 4 that inputs the obtained ΔT to predict the life of the electrolytic capacitor, and an output unit 5 that displays the predicted result The

ここで、静電容量測定部1、tanδ測定部2には市販の測定機器を用いればよい。使用経過期間が既知の電解コンデンサと、同規格の新品(未使用)の電解コンデンサを測定する。測定はそれぞれ2回行うことになるが、全ての測定が完了するまで、それまでの測定値をΔT算出部に一時記憶しておき、全ての測定が完了した時点で、ΔT算出部の演算を開始すればよい。また、ΔT算出部3、予測演算部4は異なる計算機としてもよいし、1つの計算機で構成してもよい。   Here, a commercially available measuring instrument may be used for the capacitance measuring unit 1 and the tan δ measuring unit 2. Measure electrolytic capacitors with a known usage period and new (unused) electrolytic capacitors of the same standard. Each measurement is performed twice, but until all the measurements are completed, the measured values up to that time are temporarily stored in the ΔT calculation unit, and when all the measurements are completed, the calculation of the ΔT calculation unit is performed. Just start. Further, the ΔT calculation unit 3 and the prediction calculation unit 4 may be different computers or may be configured by one computer.

図1は、本発明に係る電解コンデンサの寿命予測方法の処理手順例を示す図である。本発明においては、対象とする制御基板が、同規格仕様で複数枚あることを前提とする。   FIG. 1 is a diagram showing an example of a processing procedure of a method for predicting the lifetime of an electrolytic capacitor according to the present invention. In the present invention, it is assumed that there are a plurality of target control boards in the same specification.

先ずStep11にて、制御基板に取り付けられ、同規格仕様でかつ同じ条件で使用されている電解コンデンサの内、1つの基板から電解コンデンサを取外す。実施時期は、OH対応時または特定時期でもよいが、使用経過期間(例えば、n年)を特定できることが必要である。   First, in Step 11, the electrolytic capacitor is removed from one of the electrolytic capacitors that are attached to the control board and used under the same specifications and under the same conditions. The implementation time may be OH correspondence or a specific time, but it is necessary to be able to specify the elapsed usage period (for example, n years).

次にStep12にて、取外した電解コンデンサならびにこれと同規格で新品の電解コンデンサのそれぞれについて、静電容量とtanδを測定する。   Next, in Step 12, the capacitance and tan δ are measured for each of the removed electrolytic capacitor and a new electrolytic capacitor of the same standard.

そしてStep13にて、測定した静電容量とtanδから、コンデンサの温度上昇ΔTを以下の(3)式に基づき算出する。   In Step 13, the temperature rise ΔT of the capacitor is calculated based on the following equation (3) from the measured capacitance and tan δ.

Figure 2010093046
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n年使用経過し取外した電解コンデンサと同規格で新品の電解コンデンサ、それぞれについて、コンデンサの温度上昇ΔTが算出できる。なお、(3)式中の内部抵抗Rは、前出の(1)式を変形して、測定した静電容量とtanδから算出し、その他表面積、放熱係数ならびにリプル電流は既知または定格値である。   The capacitor temperature rise ΔT can be calculated for each electrolytic capacitor that has been used for n years and has been removed, and a new electrolytic capacitor of the same standard. The internal resistance R in the equation (3) is calculated from the measured capacitance and tan δ by modifying the above equation (1), and the other surface area, heat dissipation coefficient and ripple current are known or rated values. is there.

図3は、tanδとコンデンサの温度上昇の一例を示す図である。10年使用したコンデンサの例であり、測定したtanδが0.038であり、算出した温度上昇は+16.1℃である。コンデンサ劣化によりtanδが増加し、これによりコンデンサが発熱するというコンデンサ劣化加速の様子を表している。また、同規格で新品の電解コンデンサについて、測定したtanδおよび算出した温度上昇は、それぞれ0.015、+6.4℃である。   FIG. 3 is a diagram showing an example of tan δ and the temperature rise of the capacitor. This is an example of a capacitor used for 10 years, the measured tan δ is 0.038, and the calculated temperature rise is + 16.1 ° C. This shows the state of acceleration of capacitor deterioration in which tan δ increases due to capacitor deterioration and the capacitor generates heat. In addition, the measured tan δ and the calculated temperature rise are 0.015 and + 6.4 ° C., respectively, for a new electrolytic capacitor of the same standard.

なお、図中のtanδが0.12以上の部分は、コンデンサメーカーが定めた故障範囲を表している。コンデンサ劣化によりtanδが増加し、このtanδの増加によりコンデンサが発熱するといった具合に、劣化が加速し故障範囲に入っていく。   In the figure, the portion where tan δ is 0.12 or more represents the failure range determined by the capacitor manufacturer. As tan δ increases due to the deterioration of the capacitor, and the increase in tan δ causes the capacitor to generate heat, the deterioration accelerates and enters the failure range.

図1に戻り説明を続けると、次のStep14にて、算出したコンデンサの温度上昇から測定対象のコンデンサが異常値となる時期を予測する。図4は、異常値となる時期の予測例を示す図である。横軸に静電容量変化(メーカー定格値を基準とする)をとり、縦軸にtanδをとり、Step12にて測定した、基板から取外した電解コンデンサと新品コンデンサ、それぞれについてプロットしている。   Returning to FIG. 1 and continuing the explanation, in the next Step 14, the time when the capacitor to be measured becomes an abnormal value is predicted from the calculated temperature rise of the capacitor. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of predicting a time when an abnormal value occurs. The horizontal axis represents the capacitance change (based on the manufacturer's rated value), the vertical axis represents tan δ, and each of the electrolytic capacitor removed from the substrate and the new capacitor measured in Step 12 is plotted.

図4で示した例で異常値となる時期の予測方法を説明を行なう。この例の場合は、新品から10年間使用した現在値が、新品からコンデンサメーカーが定めた故障範囲(静電容量変化−20%以下)までのおよそ中間の位置にあることが分る。10年間使用して温度上昇が10℃程度(16.1℃−6.4℃)であり、故障範囲到達までに劣化の加速により温度上昇がさらに10℃上昇すると予測できる。したがって、アレニウス則(使用温度が10℃上昇する毎に寿命は半減する)に基づき、現在値からの寿命は現在値までの経過期間10年の半減した値、5年と予測できる。   A method for predicting the time when an abnormal value occurs in the example shown in FIG. 4 will be described. In the case of this example, it can be seen that the current value that has been used for 10 years from the new product is in an approximately middle position from the new product to the failure range (capacitance change -20% or less) determined by the capacitor manufacturer. After 10 years of use, the temperature rise is about 10 ° C. (16.1 ° C.−6.4 ° C.), and it can be predicted that the temperature rise will further increase by 10 ° C. due to the acceleration of deterioration before reaching the failure range. Therefore, based on the Arrhenius rule (the lifetime is halved every time the operating temperature increases by 10 ° C.), the lifetime from the current value can be predicted to be a half value of 10 years elapsed from the current value to 5 years.

因みに、図4において、新品から10年間使用した現在値が、新品からコンデンサメーカーが定めた故障範囲(静電容量変化−20%以下)までのおよそ1/3の位置にあるとした場合には、故障範囲到達までに劣化の加速により温度上昇がさらに20℃上昇すると予測できる。したがって、アレニウス則に基づき、現在値からの寿命は現在値までの経過期間10年の半減の半減した値、2.5年と予測できる。   Incidentally, in FIG. 4, when the current value used for 10 years from the new product is about 1/3 from the new product to the failure range (capacitance change -20% or less) determined by the capacitor manufacturer. It can be predicted that the temperature rise will further increase by 20 ° C. due to the acceleration of deterioration until the failure range is reached. Therefore, based on the Arrhenius law, the lifetime from the current value can be predicted to be a half value of 2.5 years, which is a half of the elapsed period of 10 years until the current value.

より細かに寿命を求めるには次の方法がある。図4のように新品と現在値をプロットし、両者を結ぶ直線を故障範囲到達まで延長させて、故障範囲到達点aの静電容量変化およびtanδ((ΔC/C)a、tanδa)を求める。求めた(ΔC/C)a、tanδaを用いて、前述の(1)ならびに(3)式より故障時の温度上昇を求めて、求めた温度上昇をアレニウスモデル式(2)に入れて寿命を求める。   There are the following methods for obtaining the lifetime more finely. As shown in FIG. 4, the new product and the current value are plotted, and the straight line connecting the two is extended to reach the failure range, and the capacitance change and tan δ ((ΔC / C) a, tan δa) at the failure range arrival point a are obtained. . Using the obtained (ΔC / C) a and tan δa, the temperature rise at the time of failure is obtained from the above-mentioned formulas (1) and (3), and the obtained temperature rise is put into the Arrhenius model formula (2). Ask.

そして、最終的にStep15で、先のステップで予測された時期(寿命)にて、基板を交換する。   Finally, in Step 15, the substrate is replaced at the time (life) predicted in the previous step.

メーカー推奨寿命7〜10年を超えた制御基板のOHを実施し、基板上の電解コンデンサ劣化具合を測定した。その結果、静電容量の低下や微量の液漏れ等コンデンサ劣化を確認できたが、メーカーの定める静電容量値に充分収まっており、本発明を適用して寿命を予測したところ、緊急に基板更新を行う必要がないことが分った。そこで、新規基板購入による高コストの基板更新ではなく、手持ちの寿命に余裕のある予備基板を用いて順番にOHを実施することによって、低コストに抑えることができた。   The OH of the control board that exceeded the manufacturer's recommended life of 7 to 10 years was implemented, and the degree of deterioration of the electrolytic capacitor on the board was measured. As a result, we were able to confirm capacitor degradation such as a decrease in capacitance and a small amount of liquid leakage, but it was well within the capacitance value determined by the manufacturer, and the lifetime was predicted by applying the present invention. I found that there was no need to update. Therefore, instead of costly renewal by purchasing a new substrate, it was possible to keep the cost low by performing OH in order using a spare substrate having a sufficient lifetime.

本発明に係る電解コンデンサの寿命予測方法の処理手順例を示す図である。It is a figure which shows the example of a process sequence of the lifetime prediction method of the electrolytic capacitor which concerns on this invention. 本発明に係る電解コンデンサの寿命予測装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the lifetime prediction apparatus of the electrolytic capacitor which concerns on this invention. tanδとコンデンサの温度上昇の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of tan-delta and the temperature rise of a capacitor | condenser. 異常値となる時期の予測例を示す図である。It is a figure which shows the example of prediction of the time used as an abnormal value. 電解コンデンサの構成を説明する図である。It is a figure explaining the structure of an electrolytic capacitor.

符号の説明Explanation of symbols

1 静電容量測定部
2 tanδ測定部
3 ΔT算出部
4 予測演算部
5 出力部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitance measurement part 2 tan-delta measurement part 3 (DELTA) T calculation part 4 Prediction calculating part 5 Output part

Claims (3)

制御基板で使用する電解コンデンサの寿命を予測する電解コンデンサの寿命予測方法であって、
使用経過期間を特定できる制御基板に取り付けられた電解コンデンサを取外す取外しステップと、
取外した電解コンデンサと、該電解コンデンサと同じ規格で新品の電解コンデンサのそれぞれについて、静電容量とtanδを測定する測定ステップと、
測定した静電容量とtanδから、それぞれの電解コンデンサの温度上昇ΔTを算出する算出ステップと、
算出した温度上昇ΔTを用いて、前記取外した電解コンデンサの静電容量またはtanδのいずれかが異常値となるまでの温度上昇を予測し、予測した温度上昇とアレニウス則に基づき取外した電解コンデンサが異常値となる時期を予測する予測ステップとを有することを特徴とする電解コンデンサの寿命予測方法。
An electrolytic capacitor life prediction method for predicting the life of an electrolytic capacitor used on a control board,
Removal step of removing the electrolytic capacitor attached to the control board that can specify the elapsed usage period;
A measurement step of measuring the capacitance and tan δ for each of the removed electrolytic capacitor and a new electrolytic capacitor with the same standard as the electrolytic capacitor;
A calculation step of calculating a temperature rise ΔT of each electrolytic capacitor from the measured capacitance and tan δ;
The calculated temperature rise ΔT is used to predict a temperature rise until either the electrostatic capacity or tan δ of the removed electrolytic capacitor becomes an abnormal value, and the removed electrolytic capacitor based on the predicted temperature rise and the Arrhenius rule is A method for predicting the life of an electrolytic capacitor, comprising: a predicting step for predicting a time when an abnormal value occurs.
請求項1に記載の電解コンデンサの寿命予測方法において、
前記温度上昇ΔTを、以下の(3)式より求めることを特徴とする電解コンデンサの寿命予測方法。
Figure 2010093046
In the electrolytic capacitor lifetime prediction method according to claim 1,
The method for predicting the lifetime of an electrolytic capacitor, wherein the temperature rise ΔT is obtained from the following equation (3).
Figure 2010093046
制御基板で使用する電解コンデンサの寿命を予測する電解コンデンサの寿命予測装置であって、
使用経過期間を特定できる制御基板から取り外された電解コンデンサと、該電解コンデンサと同じ規格で新品の電解コンデンサのそれぞれについて、静電容量とtanδを測定する測定手段と、
該測定手段で測定した静電容量とtanδを入力し、それぞれの電解コンデンサの温度上昇ΔTを算出する算出手段と、
前記算出手段で算出した温度上昇ΔTを入力し、前記取外した電解コンデンサの静電容量またはtanδのいずれかが異常値となるまでの温度上昇を予測し、予測した温度上昇とアレニウス則に基づき取外した電解コンデンサが異常値となる時期を予測する予測手段とを有することを特徴とする電解コンデンサの寿命予測装置。
An electrolytic capacitor life prediction device for predicting the life of an electrolytic capacitor used on a control board,
An electrolytic capacitor removed from the control board that can specify the elapsed usage period, and a measuring means for measuring the capacitance and tan δ for each of the new electrolytic capacitors in the same standard as the electrolytic capacitor,
Calculating means for inputting the capacitance and tan δ measured by the measuring means and calculating the temperature rise ΔT of each electrolytic capacitor;
Input the temperature rise ΔT calculated by the calculation means, predict the temperature rise until either the capacitance of the removed electrolytic capacitor or tan δ becomes an abnormal value, and remove based on the predicted temperature rise and Arrhenius law And a predicting means for predicting a time when the electrolytic capacitor becomes an abnormal value.
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