Fördelarna och mekanismerna med självläkning i filmkondensatorer
En av de viktigaste fördelarna med självläkoche filmkondensatorer är deras inneboende självläkande förmåga , vilket har bidragit till deras snabba tillväxt på kondensatormarknaden. Dessa kondensatorer uppvisar två distinkta självläkande mekanismer: urladdning självläkande and elektrokemisk självläkning . Den förra uppstår vid högre spänningar, även kallad högspänningssjälvläkning, medan den senare kan ske vid mycket låga spänningar, så kallad lågspänningssjälvläkning.
Urladdnings självläkande mekanism
I fallet med självläkning av urladdning, låt oss anta att det finns en defekt i den dielektriska organiska filmen som separerar de metalliserade elektroderna. Denna defekt kan vara metallisk, halvledarbaserad eller ha dålig isolering. Om defekten är ledande (metallisk eller halvledare) kan kondensatorn laddas ur vid låga spänningar, men vid dålig isolering kan självläkande uppstår vid högre spänningar.
När en spänning VVV appliceras på en metalliserad filmkondensator med en sådan defekt, an ohmsk ström I=V/RI = V/RI=V/R flyter genom defekten, där RRR är defektens motstånd. De strömtäthet J=V/Rπr2J = V/R\pi r^2J=V/Rπr2 strömmar genom den metalliserade elektroden, vilket resulterar i en högre strömkoncentration nära defekten (när rrr minskar). Detta orsakar lokal uppvärmning på grund av Joule effekt , där effektförbrukningen är proportionell mot W=(V2/R)rW = (V^2/R)rW=(V2/R)r. När temperaturen stiger sjunker defektens motstånd exponentiellt, vilket ökar både ström III och effekt WWW.
I områden där elektroden är närmast defekten stiger strömtätheten J1J_1J1, vilket leder till Joule uppvärmning som smälter det metalliserade skiktet. Detta bildar en båge mellan elektroderna, som förångar metallen i det drabbade området, vilket skapar en isolerad isoleringszon som saknar metallskiktet. Denna båge släcks sedan, vilket fullbordar självläkningsprocessen.
Emellertid utsätter denna process också dielektrikumet som omger defekten för termiska och elektriska påfrestningar. Som ett resultat, kemisk nedbrytning , förgasning och till och med förkolning kan uppstå, vilket orsakar lokal mekanisk skada på det dielektriska materialet.
Optimera självläkande urladdningar
För effektiv urladdning självläkande , är det avgörande att optimera kondensatorns design. Nyckelfaktorer inkluderar att uppnå en korrekt miljö runt defekten, välja en lämplig metallskiktets tjocklek , upprätthålla en hermetiskt tillsluten miljö och säkerställa kärnspänning och kapacitans är lämpliga för applikationen.
En perfekt självläkningsprocess innebär en kort självläkningstid, minimal energiförbrukning och exakt defektisolering, utan att skada det omgivande dielektrikumet. För att undvika kolavlagring under självläkning bör de organiska filmmolekylerna ha en låg kol-till-väte-förhållandet och en tillräcklig mängd syre. Detta säkerställer att nedbrytningsprodukterna inkluderar gaser som CO2 , CO , och CH4 , som hjälper till att släcka ljusbågen genom att snabbt skingra energin som gas.
Energin som krävs för självläkning måste hanteras noggrant – inte för stor för att skada det omgivande mediet, och inte för liten för att misslyckas med att ta bort det metalliserade lagret runt defekten. Mängden energi som krävs för självläkning beror på material , tjocklek , och miljö av metalliseringsskiktet. Användning av metaller med låg smältpunkt för metallisering hjälper till att minska den energi som behövs och förbättrar självläkande effektivitet.
Dessutom är det viktigt att metalliseringsskiktet bibehåller jämn tjocklek och undviker defekter som repor, vilket kan leda till ofullständig eller oregelbunden självläkning. Kondensatortillverkare, som CRE, säkerställer kvaliteten på sina produkter genom att använda högkvalitativa filmer och implementera stränga materialinspektioner för att förhindra att defekta filmer kommer in i produktionslinjen.
