Príčiny starnutia vysokonapäťových impulzných kondenzátorov-

Vysokonapäťové{0}}impulzné kondenzátory sú kľúčovými komponentmi vo výkonových elektronických systémoch a sú široko používané okrem iného v laserových generátoroch, pulzných zdrojoch energie, elektromagnetickom tvarovaní, zdravotníckych zariadeniach a urýchľovačoch častíc. Ich pracovnou charakteristikou je odolávať extrémne vysokým zmenám napätia a prúdu vo veľmi krátkom čase. Avšak, podobne ako iné kondenzátory, aj pri nich počas dlhodobej-prevádzky nevyhnutne dôjde k zníženiu výkonu alebo starnutiu.

Ⅰ. Starnutie elektrickým stresom: Najpriamejší faktor

⑴ Čiastočné vybitie: Toto je hlavná príčina starnutia vysokonapäťových kondenzátorov-.

Mechanizmus: Keď sú vo vnútri dielektrika kondenzátora bubliny, nečistoty alebo ak je intenzita elektrického poľa na okrajoch elektród príliš koncentrovaná, intenzita elektrického poľa v týchto oblastiach prekročí intenzitu lokálneho prierazného poľa média. V dôsledku toho dochádza k malým, opakujúcim sa poruchám a uhaseniam, čo je známe ako lokálne vypúšťanie.

⑵ Prepätie:

Prepätie: Aj krátka prevádzka prepätia môže prekročiť tolerančný limit média, priamo spôsobiť poškodenie izolácie a výrazne urýchliť proces starnutia.

II. Starnutie z tepelného stresu: Chronický zabijak výkonu

⑴ Dielektrické stratové vykurovanie: Kondenzátory generujú teplo v dôsledku dielektrických strát pod striedavým elektrickým poľom. Vo vysokonapäťových impulzných aplikáciách je napätie (U) extrémne vysoké, a hoci frekvencia (f) nie je vysoká, množstvo generovaného tepla je stále značné.

⑵ Strata ESR a generovanie tepla: Ekvivalentný sériový odpor (ESR) kondenzátora generuje joulové teplo pri prechode veľkým impulzným prúdom (Ipulz). Toto je primárny zdroj generovania tepla pre impulzné kondenzátory.

⑶ Efekt tepelnej akumulácie: Ak je generované teplo väčšie ako rozptýlené teplo, teplota vo vnútri kondenzátora bude naďalej rásť. Vysoká teplota: zníži izolačnú pevnosť dielektrika. Urýchlite reakcie chemickej degradácie v dielektriku.

III. Chemické a fyzikálne starnutie dielektrických materiálov

⑴ Degradácia dielektrických materiálov: Bežne používané polymérne materiály, ako je polypropylénový film (BOPP), môžu pri dlhodobom vystavení elektrickému poľu spôsobiť pretrhnutie molekulárneho reťazca, zosieťovanie alebo oxidáciu-, čo vedie k postupnému zhoršovaniu dielektrických vlastností.

⑵ Starnutie impregnačného prostriedku: Funkciou impregnačného prostriedku je vyplniť medzery medzi fóliami, zvýšiť odolnosť proti tlaku a zlepšiť odvod tepla. Impregnačný prostriedok však bude postupne oxidovať, polymerizovať alebo absorbovať vlhkosť, čo má za následok zníženie jeho dielektrickej konštanty a izolačného výkonu a stratu ochranného účinku.

⑶ Elektrochemická korózia: Vniknutie vlhkosti a kyslíka je nepriateľom kondenzátorov. Budú podrobené elektrochemickým reakciám s elektródami metalizovaného filmu (zvyčajne zinok-hliníková vrstva), čo vedie ku korózii elektród a vyparovaniu, čo sa prejavuje ako stály pokles kapacity (C) a nárast ekvivalentného sériového odporu (ESR). Toto je hlavný režim starnutia, keď je vyčerpaná schopnosť „samoliečenia“ metalizovaného filmového kondenzátora.