[계산기-1] 전해 콘덴서 수명 계산

전해 커패시터 수명 계산표 출처: Dr. Arne Albertsen, JIANGHAI EUROPE GmbH (2010)

항목

기호

값

단위

비고 / 수식

▶ 커패시터 사양 — 데이터시트 입력값 (파란색)

1

정격 수명

L₀

Hour

Useful Life @ 정격 조건 (데이터시트)

2

정격 온도 (상한 카테고리)

T₀

175 150 125 105 85

°C

전해액 끓는점 기준 상한 온도

3

정격 전압

U_r

V

데이터시트 정격 전압

4

정격 리플 전류

I₀

A_rms

데이터시트 기준 주파수(보통 120 Hz)에서의 값

5

주파수 보정 계수

Kf

데이터시트 주파수 보정표 참조 (1.0 = 보정 없음)

6

커패시터 타입

type

Snap-in / Screw Radial (소형)

Radial 소형 → KV = 1 고정 (PDF p.10)

▶ 사용 조건 — 실측값 입력 (파란색)

7

주변 온도

T_a

°C

커패시터 주변의 실제 온도

8

실제 리플 전류 (측정값)

I_use

A_rms

실제 주파수에서 흐르는 RMS 전류

9

실제 인가 전압

U_a

V

실제 동작 전압 (0.5·U_r 이상이어야 함)

10

하루 동작 시간

H_op

Hour

연 환산 시 사용 (최대 24)

▶ 중간 계산값 (자동)

11

주파수 보정 리플 전류

I_a

—

A_rms

= Iuse / Kf  (PDF p.3, 9)

12

전류 비율

I_a/I₀

—

= I_a / I₀  (1 초과 시 Ki=4 적용)

13

정격 조건 코어 온도 상승

ΔT₀

—

K

T₀=105°C → 5 K, T₀=85°C → 10 K  (PDF p.9)

14

전류 수명 상수

Ki

—

T₀=105°C: I_a>I₀→4, I_a≤I₀→2 / T₀=85°C→2  (PDF p.9)

15

리플 전류 지수 A

A

—

= 1 − (I_a / I₀)²  (PDF p.9)

16

온도 계수

K_T

—

= 2^((T₀−T_a)/10)  — Arrhenius 10K 법칙 (PDF p.9)

17

리플 전류 계수

K_R

—

= Ki^(A·ΔT₀/10)  (PDF p.9)

18

전압 계수 지수

n

—

U_a/U_r: 0.5~0.8→n=3, 0.8~1.0→n=5  (PDF p.10)

19

전압 계수

K_V

—

= (U_a/U_r)^(−n)  Radial→1 고정 (PDF p.10)

20

기대 수명

L_X

—

Hour

= L₀ × K_T × K_R × K_V  (PDF p.9)

21

기대 수명 (연 환산)

L_X

—

year

= L_X(h) / H_op / 365

⚠️ 전압비 U_a/U_r < 0.5 — PDF 모델 적용 범위를 벗어납니다. Jianghai에 직접 문의하세요. (PDF p.10)

⚠️ 주변 온도(T_a)가 정격 온도(T₀) 이상입니다. 동작 불가 영역입니다.

—

PDF 원문 적용 사항 (Dr. Arne Albertsen, Jianghai Europe GmbH, 2010)
· K_T = 2^((T₀−T_a)/10) — Arrhenius "10 Kelvin 규칙" (p.9)
· K_R = Ki^(A·ΔT₀/10), A=1−(I_a/I₀)², ΔT₀: 105°C→5K / 85°C→10K (p.9)
· Ki: T₀=85°C → 2 고정 / T₀=105°C 이상: Ia>I₀ → 4, Ia≤I₀ → 2 (p.9)
· K_V: Snap-in/Screw = (U_a/U_r)^(−n) [n: 0.5~0.8→3, 0.8~1.0→5] / Radial = 1 (p.10)
· 전압비 0.5 미만은 모델 적용 범위 외 (p.10)
· PDF 예제 결과: L_X = 7,000 × 32 × 0.503 × 1 = 112,000 h ≈ 13년

참고 문헌
[원문] Dr. Arne Albertsen, Electrolytic Capacitor Lifetime Estimation, JIANGHAI EUROPE GmbH, 2010 — PDF 다운로드 ↗
[1] Both, J., Aluminium-Elektrolytkondensatoren, Teil 1 & 2, BC Components, 2000
[2] Gasperi, M. L., A Method for Predicting the Expected Life of Bus Capacitors, IEEE IAS, New Orleans, 1997
[3] Mirsky, G., Determining end-of-life, ESR, and lifetime calculations for electrolytic capacitors at higher temperatures, EDN, Aug 2008 — 링크 ↗
[4] Parler, S.G., Deriving Life Multipliers for Aluminum Electrolytic Capacitors, IEEE Power Electronics Society Newsletter, vol.16, no.1, Feb 2004 — PDF ↗
[5] Parler, S.G., Thermal Modeling of Aluminum Electrolytic Capacitors, IEEE IAS Conference, Oct 1999
[6] Stiny, L., Handbuch passiver elektronischer Bauelemente, Franzis Verlag, Poing, 2007
[7] Thiesbürger, K.H., Der Elektrolytkondensator, Roederstein, Landshut, 1991
[8] van de Steeg, T., Selecting electrolytic capacitors for power supplies, DATAWEEK Electronics & Communications Technology, Feb 2001
[9] Venet, P. et al., Influence of aging on electrolytic capacitors function in static converters: Fault prediction method, Eur. Phys. J. AP 5, 71–83, 1999

* 본 계산기는 교육·설계 참고용이며, 실제 적용 전 반드시 제조사 확인이 필요합니다. (PDF p.8)