• bbb

Trumpas metalizuotų plėvelinių kondensatorių savaiminio atsistatymo įvadas (1)

Didžiausias organometalinių plėvelinių kondensatorių privalumas yra tas, kad jie yra savaime atsistatantys, todėl šie kondensatoriai yra vieni sparčiausiai augančių kondensatorių šiandien.

Yra du skirtingi metalizuotų plėvelių kondensatorių savaiminio atsistatymo mechanizmai: vienas yra iškrovos savaiminis atsistatymas; kitas yra elektrocheminis savaiminis atsistatymas. Pirmasis vyksta esant aukštesnei įtampai, todėl jis dar vadinamas aukštos įtampos savaiminiu atsistatymu; kadangi pastarasis vyksta ir esant labai žemai įtampai, jis dažnai vadinamas žemos įtampos savaiminiu atsistatymu.

 

Iškrovimo savaiminis gijimas

Norint iliustruoti išlydžio savaiminio atsistatymo mechanizmą, tarkime, kad organinėje plėvelėje tarp dviejų metalizuotų elektrodų, kurių varža yra R, yra defektas. Priklausomai nuo defekto pobūdžio, tai gali būti metalo defektas, puslaidininkio defektas arba blogai izoliuotas defektas. Akivaizdu, kad kai defektas yra vienas iš pirmųjų, kondensatorius išsikraus esant žemai įtampai. Tik antruoju atveju vadinamasis aukštos įtampos išlydis atsistato.

Išlydžio savaiminio atsistatymo procesas yra toks, kad iškart po įtampos V prijungimo prie metalizuoto plėvelinio kondensatoriaus, per defektą praeina ominė srovė I=V/R. Todėl per metalizuotą elektrodą teka srovės tankis J=V/Rπr2, t. y. kuo arčiau defekto yra sritis (tuo mažesnis r) ir tuo didesnis jo srovės tankis metalizuoto elektrodo viduje. Dėl defekto sunaudojamos energijos W=(V2/R)r sukeltos Džaulio šilumos puslaidininkio arba izoliacijos defekto varža R mažėja eksponentiškai. Todėl srovė I ir suvartojama energija W sparčiai didėja, todėl srovės tankis J1=J=V/πr12 smarkiai padidėja toje srityje, kur metalizuotas elektrodas yra labai arti defekto, o jo Džaulio šiluma gali išlydyti metalizuotą sluoksnį toje srityje, sukeldama lanko tarp elektrodų sprogimą. Lankas greitai išgaruoja ir išmeta išlydytą metalą, sudarydamas izoliuotą izoliacijos zoną be metalo sluoksnio. Lankas užgęsta ir pasiekiamas savaiminis atsistatymas.

Dėl išlydžio savaiminio gijimo procese susidarančios Džaulio šilumos ir lanko dielektrikas aplink defektą ir dielektrinio paviršiaus izoliacijos plotas neišvengiamai pažeidžiamas dėl terminio ir elektrinio pažeidimo, todėl atsiranda cheminis skaidymasis, dujofikacija ir karbonizacija, ir net mechaniniai pažeidimai.

 

Remiantis tuo, kas išdėstyta pirmiau, norint pasiekti tobulą išlydžio savaiminį atsistatymą, būtina užtikrinti tinkamą vietinę aplinką aplink defektą, todėl metalizuoto organinio sluoksnio kondensatoriaus konstrukcija turi būti optimizuota, kad būtų pasiekta tinkama terpė aplink defektą, tinkamas metalizuoto sluoksnio storis, hermetiška aplinka ir tinkama šerdies įtampa bei talpa. Vadinamasis tobulas išlydžio savaiminis atsistatymas yra toks: savaiminio atsistatymo laikas yra labai trumpas, savaiminio atsistatymo energija yra maža, defektai puikiai izoliuojami, aplinkinis dielektrikas nepažeidžiamas. Norint pasiekti gerą savaiminį atsistatymą, organinės plėvelės molekulėse turėtų būti mažas anglies ir vandenilio atomų santykis ir vidutinis deguonies kiekis, kad savaiminio atsistatymo išlydžio metu, skaidantis plėvelės molekulėms, nesusidarytų anglis ir nenusėstų anglis, kad nesusidarytų nauji laidūs keliai, o susidarytų CO2, CO, CH4, C2H2 ir kitos dujos, kurios užgesintų lanką staigiai padidėjus dujų kiekiui.
Siekiant užtikrinti, kad savaiminio atsistatymo metu nebūtų pažeista aplink defektą esanti terpė, savaiminio atsistatymo energija neturėtų būti per didelė, bet ir ne per maža, kad būtų pašalintas metalizacijos sluoksnis aplink defektą, susidarytų izoliacijos (didelės varžos) zona, defektas būtų izoliuotas ir būtų pasiektas savaiminis atsistatymas. Akivaizdu, kad reikalinga savaiminio atsistatymo energija yra glaudžiai susijusi su metalizacijos sluoksnio metalu, storiu ir aplinka. Todėl, siekiant sumažinti savaiminio atsistatymo energiją ir pasiekti gerą savaiminį atsistatymą, organinės plėvelės su žemos lydymosi temperatūros metalais metalizuojamos. Be to, metalizacijos sluoksnis neturėtų būti netolygiai storas ir plonas, ypač siekiant išvengti įbrėžimų, kitaip izoliacijos izoliacijos plotas taps šakotas ir nepasieks gero savaiminio atsistatymo. Visuose CRE kondensatoriuose naudojamos įprastos plėvelės, o tuo pačiu metu taikomas griežtas įeinančių medžiagų kontrolės valdymas, blokuojant defektines plėveles prie durų, kad būtų visiškai garantuota kondensatorių plėvelių kokybė.

 

Be iškrovų savaiminio atsistatymo, yra dar vienas – elektrocheminis savaiminis atsistatymas. Šį mechanizmą aptarsime kitame straipsnyje.


Įrašo laikas: 2022 m. vasario 18 d.

Atsiųskite mums savo žinutę: