Důvody stárnutí vysokonapěťových pulsních kondenzátorů-

Vysokonapěťové pulsní kondenzátory jsou klíčovými součástmi výkonových elektronických systémů a jsou široce používány mimo jiné v laserových generátorech, pulsních zdrojích energie, elektromagnetickém tvarování, lékařských zařízeních a urychlovačích částic. Jejich pracovní charakteristikou je odolávat extrémně vysokým změnám napětí a proudu během velmi krátké doby. Stejně jako u jiných kondenzátorů však během dlouhodobého provozu nevyhnutelně dojde ke snížení výkonu nebo stárnutí.

Ⅰ. Stárnutí elektrickým napětím: Nejpřímější faktor

⑴ Částečné vybití: Toto je hlavní příčina stárnutí vysokonapěťových kondenzátorů-.

Mechanismus: Jsou-li uvnitř dielektrika kondenzátoru bubliny, nečistoty nebo je-li intenzita elektrického pole na okrajích elektrod příliš koncentrovaná, síla elektrického pole v těchto oblastech překročí místní intenzitu průrazného pole média. V důsledku toho dochází k malým, opakujícím se poruchám a hašení, což je známé jako místní výboj.

⑵ Přepětí:

Přepětí: I krátké přepětí může překročit mez tolerance média, přímo způsobit poškození izolace a výrazně urychlit proces stárnutí.

II. Stárnutí z tepelného stresu: Chronický zabiják výkonu

⑴ Dielektrické ztrátové vytápění: Kondenzátory generují teplo v důsledku dielektrické ztráty pod střídavým elektrickým polem. Ve vysokonapěťových pulzních aplikacích je napětí (U) extrémně vysoké, a přestože frekvence (f) není vysoká, množství generovaného tepla je stále značné.

⑵ Ztráta ESR a tvorba tepla: Ekvivalentní sériový odpor (ESR) kondenzátoru generuje joulové teplo při průchodu velkým pulzním proudem (Ipuls). Toto je primární zdroj tepla pro pulzní kondenzátory.

⑶ Efekt tepelné akumulace: Pokud je generované teplo větší než rozptýlené teplo, teplota uvnitř kondenzátoru bude dále stoupat. Vysoká teplota: sníží izolační pevnost dielektrika. Urychlit chemické degradační reakce v dielektriku.

III. Chemické a fyzikální stárnutí dielektrických materiálů

⑴ Degradace dielektrických materiálů: U běžně používaných polymerních materiálů, jako je polypropylenová fólie (BOPP), může při dlouhodobém vystavení elektrickému poli docházet k přetržení molekulárního řetězce, zesíťování{0}}nebo oxidaci-, což má za následek postupné zhoršování dielektrických vlastností.

⑵ Stárnutí impregnačního prostředku: Funkcí impregnačního prostředku je vyplnit mezery mezi fóliemi, zvýšit odolnost proti tlaku a zlepšit odvod tepla. Impregnační činidlo však bude postupně oxidovat, polymerovat nebo absorbovat vlhkost, což má za následek snížení jeho dielektrické konstanty a izolačního výkonu a ztrátu ochranného účinku.

⑶ Elektrochemická koroze: Vnikání vlhkosti a kyslíku je nepřítelem kondenzátorů. Budou podléhat elektrochemickým reakcím s elektrodami pokoveného filmu (obvykle zinko{1}}hliníková vrstva), což vede ke korozi elektrody a vypařování, projevujícím se trvalým poklesem kapacity (C) a nárůstem ekvivalentního sériového odporu (ESR). Toto je hlavní režim stárnutí, když je vyčerpána „samoobslužná“ schopnost metalizovaného filmového kondenzátoru.