コンデンサの発熱量を計算して特性を知ろう! イメージ

コンデンサを使用していると発熱することがあります。
うまく扱うには発熱量を計算する方法や、特性について知ることがとても大切です。
機器を正しく運用するためにも、コンデンサの発熱について理解しておきましょう。

コンデンサが発熱する原因とは?

まずは発熱が起きる原因について見ていきます。
本来、電子機器は発熱しない方が良いのは間違いないのですが、やはりどうしても発熱してしまいます。
これにはいくつかの原因があり、その1つは実装密度が高くなっていることです。
現在の電子機器は利用しやすいよう、小型化や軽量化がなされていますが、その分だけ各部品の実装密度が高くなる結果になっていて、放熱しにくくなっています。
つまり電子機器同士が近づきすぎていて、充分な放熱ができずに結果としては熱がこもった状態になり高温になってしまうわけです。
これは電子機器の構造が原因とも言え、なかなか改善の難しい部分です。
また、コンデンサに関しても電極の抵抗成分や、誘電体が損失することなどが原因で発熱してしまいます。
電流が流れる際、抵抗成分によって電力の消費が起こり、それによってコンデンサが発熱してしまう仕組みです。
このようにいくつかの原因によってコンデンサをはじめとする電子機器は発熱します。
適度に冷却するなどして発熱量をできるだけ抑えることも重要な点です。

コンデンサの発熱量の計算

ではコンデンサが発熱した場合の、発熱量の計算法を見ていきましょう。
発熱量の計算は公式がありますので、その公式を覚えて数字を入れていくと正しい計算ができます。
その公式というのが、Pe=Iの2乗・ESR=Qhという式です。
この公式を覚えることでコンデンサの発熱量の計算が可能になります。
まずPeというのは実効電力、または消費電力のことです。
Iはコンデンサに流れる電流で、Qhは単位時間あたりの発熱量となります。
それぞれの記号が何を意味しているのかを理解し、適切な数字を入れられるようになっておきましょう。
そうすれば自分で発熱量を計算することができ、発熱量が適切な量に収まっているかどうかも考えられます。
もし発熱量が多すぎるようであれば、発熱を抑える対策をしなければいけません。

コンデンサの発熱特性について

コンデンサによる発熱特性は測定することも可能です。
この場合、コンデンサからの放熱を可能な限り抑えた状態で測定する必要が出てきます。
たとえば治具を通した放熱などの放熱方法がありますが、発熱特性を測定する場合はこうした放熱を抑えることになるわけです。
できるだけ放熱を抑えた状態で測定するように心がけましょう。
また、高誘電率のコンデンサを利用している場合は、コンデンサに印加された交流電流と、交流電圧の両方を同時に測定しなければなりません。
温度補償のためのコンデンサであれば、反射による放熱なども防ぐ必要があります。
いずれにしても放熱を減らした状態で測定することで、正確な発熱特性を知ることができます。
この発熱特性を測定するためには測定のためのシステムを利用すると便利です。
信号発生器をバイポーラ電源を使って増幅し、コンデンサに印加してあげます。
こうした状態で電流プローブや電圧プローブを利用して電流の観測をしましょう。
こうすることで発熱特性を測定することも可能です。

コンデンサの発熱を抑える重要性

ここまでコンデンサが発熱する原因や、発熱量の計算方法、特性などを見てきました。
コンデンサは発熱を抑えることが重要になるわけですが、なぜ発熱を抑える必要があるのでしょう?
それは寿命を伸ばすためです。
コンデンサも電子機器の1つであり、元々寿命があります。
永遠に使い続けることはどんなコンデンサでもできないわけですが、発熱量が大きくなるほど、つまり高温の状態になればなるほど寿命が短くなってしまいます。
デリケートな電子機器ですから、熱には弱いのです。
そのため発熱をできるだけ抑え、寿命を伸ばすことが重要となります。
重要が短いと、それだけ部品の交換の頻度が増え、メンテナンスにかかる費用も増大します。
費用を抑えるという面からも発熱を抑えなければいけません。
発熱の原因でも触れたように、現在の電子機器は小型化・軽量化されることで使いやすくなっていますが、その分放熱性能が落ちています。
より発熱しやすい環境でコンデンサを使っていることになり、発熱対策は必ず考えておかないといけません。
なるべく放熱しやすい環境を作っておくなど、温度上昇には気を配りましょう。
キュービクルの導入をする場合も、コンデンサを利用することになりますので、発熱対策を考えておくことが必要です。

まとめ

コンデンサはなんらかの原因によって発熱し、発熱量が大きくなると寿命の低下につながります。
本来の寿命通りに使うためにも、発熱量を抑える工夫をしていきましょう。
そのためは発熱量の計算をし、現在の状況を正確に理解することも大切になってきます。