Fordelene og mekanismerne ved selvhelbredelse i filmkondensatorer
En af de væsentligste fordele ved selvhelbredende filmkondensatorer er deres iboende selvhelbredende evne , hvilket har bidraget til deres hurtige vækst på kondensatormarkedet. Disse kondensatorer udviser to forskellige selvhelbredende mekanismer: udledning selvhelbredende og elektrokemisk selvhelbredelse . Førstnævnte forekommer ved højere spændinger, også kaldet højspændings-selvhelbredelse, mens sidstnævnte kan finde sted ved meget lave spændinger, kendt som lavspændings-selvhelbredende.
Selvhelbredende udledningsmekanisme
I tilfælde af selvhelbredelse af udladning, lad os antage, at der er en defekt i den dielektriske organiske film, der adskiller de metalliserede elektroder. Denne defekt kan være metallisk, halvlederbaseret eller have dårlig isolering. Hvis defekten er ledende (metallisk eller halvleder), kan kondensatoren aflades ved lave spændinger, men i tilfælde af dårlig isolering kan selvhelbredende opstår ved højere spændinger.
Når en spænding VVV påføres en metalliseret filmkondensator med en sådan defekt, an ohmsk strøm I=V/RI = V/RI=V/R strømmer gennem defekten, hvor RRR er defektens modstand. De strømtæthed J=V/Rπr2J = V/R\pi r^2J=V/Rπr2 strømmer gennem den metalliserede elektrode, hvilket resulterer i en højere koncentration af strøm nær defekten (efterhånden som rrr falder). Dette forårsager lokal opvarmning på grund af Joule effekt , hvor strømforbruget er proportionalt med W=(V2/R)rW = (V^2/R)rW=(V2/R)r. Når temperaturen stiger, falder defektens modstand eksponentielt, hvilket øger både strøm III og effekt WWW.
I områder, hvor elektroden er tættest på defekten, stiger strømtætheden J1J_1J1, hvilket fører til Joule opvarmning der smelter det metalliserede lag. Dette danner en bue mellem elektroderne, som fordamper metallet i det berørte område, hvilket skaber en isoleret isolationszone fri for metallaget. Denne bue slukkes derefter, hvilket fuldender selvhelbredende processen.
Imidlertid udsætter denne proces også det dielektriske, der omgiver defekten, for termiske og elektriske belastninger. Som følge heraf kemisk nedbrydning , forgasning og endda karbonisering kan forekomme, hvilket forårsager lokal mekanisk skade på det dielektriske materialee.
Optimering af selvhelbredelse af udledning
For effektiv udledning selvhelbredende , er det afgørende at optimere kondensatorens design. Nøglefaktorer inkluderer at opnå et ordentligt miljø omkring defekten, at vælge en passende metallags tykkelse , opretholdelse af et hermetisk lukket miljø og sikring af kernespænding og kapacitans er passende til applikationen.
En perfekt selvhelbredende proces involverer en kort selvhelbredelsestid, minimalt energiforbrug og præcis defektisolering uden at beskadige det omgivende dielektrikum. For at undgå kulstofaflejring under selvhelbredelse bør de organiske filmmolekyler have en lav kulstof-til-brint forhold og en passende mængde ilt. Dette sikrer, at nedbrydningsprodukterne omfatter gasser som f.eks CO2 , CO , og CH4 , som hjælper med at slukke lysbuen ved hurtigt at sprede energien som gas.
Den energi, der kræves til selvhelbredelse, skal håndteres omhyggeligt - ikke for stor til at beskadige de omgivende medier, og ikke for lille til at fejle i at fjerne det metalliserede lag omkring defekten. Mængden af energi, der er nødvendig for selvhelbredelse, afhænger af material , tykkelse , og miljø af metalliseringslaget. Brug af metaller med lavt smeltepunkt til metallisering hjælper med at reducere den nødvendige energi og forbedrer selvhelbredende effektivitet.
Derudover er det afgørende, at metalliseringslaget bevarer ensartet tykkelse og undgår defekter såsom ridser, som kan føre til ufuldstændig eller uregelmæssig selvhelbredelse. Kondensatorproducenter, som CRE, sikrer kvaliteten af deres produkter ved at bruge film af høj kvalitet og implementere strenge materialeinspektioner for at forhindre defekte film i at komme ind i produktionslinjen.
