I vantaggi e i meccanismi di autoriparazione nei condensatori a film

Uno dei vantaggi più significativi di autoguarigione condensatori a film è loro inerente capacità di autoguarigione , che ha contribuito alla loro rapida crescita nel mercato dei condensatori. Questi condensatori presentano due distinti meccanismi di autoriparazione: scaricare l'autoguarigione E autoguarigione elettrochimica . Il primo avviene a tensioni più elevate, noto anche come autoriparazione ad alta tensione, mentre il secondo può avvenire a tensioni molto basse, noto come autoriparazione a bassa tensione.

Meccanismo di autoguarigione di scarico

Nel caso di autoriparazione della scarica, supponiamo che ci sia un difetto nel film organico dielettrico che separa gli elettrodi metallizzati. Questo difetto potrebbe essere metallico, basato su semiconduttori o avere uno scarso isolamento. Se il difetto è conduttivo (metallico o semiconduttore), il condensatore può scaricarsi a basse tensioni, ma in caso di scarso isolamento il autoguarigione avviene a tensioni più elevate.

Quando una tensione VVV viene applicata a un condensatore a film metallizzato con tale difetto, an corrente ohmica I=V/RI = V/RI=V/R scorre attraverso il difetto, dove RRR è la resistenza del difetto. IL densità di corrente J=V/Rπr2J = V/R\pi r^2J=V/Rπr2 scorre attraverso l'elettrodo metallizzato, il che si traduce in una maggiore concentrazione di corrente vicino al difetto (al diminuire di rrr). Ciò provoca un riscaldamento localizzato dovuto al Effetto Joule , dove il consumo energetico è proporzionale a W=(V2/R)rW = (V^2/R)rW=(V2/R)r. All'aumentare della temperatura, la resistenza del difetto diminuisce in modo esponenziale, aumentando sia la corrente III che la potenza WWW.

Nelle regioni in cui l'elettrodo è più vicino al difetto, la densità di corrente J1J_1J1​ aumenta, portando a Riscaldamento Joule che scioglie lo strato metallizzato. Questo forma un arco tra gli elettrodi, che fa evaporare il metallo nella zona interessata, creando una zona di isolamento isolata priva dello strato metallico. Questo arco si spegne quindi, completando il processo di autoguarigione.

Tuttavia, questo processo sottopone anche il dielettrico che circonda il difetto a stress termici ed elettrici. Di conseguenza, decomposizione chimica , gassificazione e persino carbonizzazione potrebbero verificarsi danni meccanici localizzati al materialee dielettrico.

Ottimizzazione dell'autoguarigione della scarica

Per efficace scaricare l'autoguarigione , è fondamentale ottimizzare la progettazione del condensatore. I fattori chiave includono il raggiungimento di un ambiente adeguato attorno al difetto, la selezione di un ambiente appropriato spessore dello strato metallico , mantenendo un ambiente ermeticamente chiuso e garantendo la tensione del nucleo e la capacità sono appropriate per l'applicazione.

Un processo di autoriparazione perfetto prevede un tempo di autoriparazione breve, un consumo energetico minimo e un isolamento preciso dei difetti, senza danneggiare il dielettrico circostante. Per evitare la deposizione di carbonio durante l'autoriparazione, le molecole del film organico dovrebbero avere un basso livello rapporto carbonio-idrogeno e una quantità adeguata di ossigeno. Ciò garantisce che i prodotti della decomposizione includano gas simili CO2 , CO , E CH4 , che aiutano a estinguere l'arco dissipando rapidamente l'energia sotto forma di gas.

L'energia richiesta per l'autoriparazione deve essere gestita con attenzione: non troppo grande per danneggiare i mezzi circostanti e non troppo piccola per non riuscire a rimuovere lo strato metallizzato attorno al difetto. La quantità di energia necessaria per l'autoguarigione dipende da material , spessore , E ambiente dello strato di metallizzazione. Utilizzo di metalli a basso punto di fusione per metallizzazione aiuta a ridurre l'energia necessaria e migliora l'efficienza di autoguarigione.

Inoltre, è fondamentale che lo strato di metallizzazione mantenga uno spessore uniforme ed eviti difetti come graffi, che potrebbero portare ad un'autoriparazione incompleta o irregolare. I produttori di condensatori, come CRE, garantiscono la qualità dei loro prodotti utilizzando pellicole di alta qualità e implementando rigorosi standard ispezioni sui materiali per evitare che pellicole difettose entrino nella linea di produzione.