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老化的無(wú)聲信號(hào) ——電容器的絕緣退化特性

日期:2025-07-12 01:03
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摘要:電容器的絕緣退化特性在日常生活中的展現(xiàn),往往以電器性能下降、功能異常甚至完全失效的形式出現(xiàn)。雖然看不到內(nèi)部絕緣材料的老化過(guò)程,但它的后果會(huì)實(shí)實(shí)在在地體現(xiàn)在使用的設(shè)備上。 電容器的絕緣退化是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程,表現(xiàn)為絕緣電阻下降、損耗增加、容量變化、耐壓降低、ESR升高等關(guān)鍵電氣參數(shù)的劣化。它主要由電應(yīng)力(過(guò)壓、浪涌)、熱應(yīng)力(高溫、溫變)、環(huán)境因素(濕氣、氧氣)和時(shí)間驅(qū)動(dòng)。定期檢測(cè)關(guān)鍵參數(shù)和外觀是預(yù)防電容器失效導(dǎo)致設(shè)備故障的有效手段。

一、電容器絕緣退化的評(píng)估方式

1.電氣參數(shù)檢測(cè)
  • 通過(guò)檢測(cè)絕緣電阻/漏電流檢測(cè):直流加壓測(cè)量泄漏電流,阻值↓50%或超規(guī)格書(shū)限值即為退化判據(jù);
  • 電容值檢測(cè):LCR表@指向頻率,偏差超±10%~20%(依類型而定)為退化判據(jù);
  • 損耗角正切(tanδ)檢測(cè):1kHz~100kHz頻率掃描,較初始值↑50%或超額定上限為退化判據(jù);
  • 等效串聯(lián)電阻(ESR)檢測(cè):100kHz交流阻抗測(cè)量,較初始值↑100%為退化判據(jù);
  • 擊穿電壓檢測(cè):階梯升壓至擊穿(破壞性測(cè)試),低于額定電壓的80%為退化判據(jù)。
2.物理狀態(tài)監(jiān)測(cè)
  • 外觀檢查:鼓包(電解電容)、開(kāi)裂(陶瓷電容)、漏液;
  • 熱成像:異常熱點(diǎn)(ESR增加導(dǎo)致局部過(guò)熱);
  • 聲學(xué)檢測(cè):高頻嘯叫(濾波失效引發(fā)開(kāi)關(guān)噪聲)。
3.加速老化試驗(yàn)
  • 高溫高濕試驗(yàn):85℃/85%RH下持續(xù)加壓,評(píng)估濕熱協(xié)同效應(yīng);
  • 電壓加速試驗(yàn):1.5倍額定電壓下測(cè)試參數(shù)漂移速率;
  • 溫度循環(huán):-40℃~125℃循環(huán)沖擊,檢驗(yàn)機(jī)械應(yīng)力耐受性。
4.智能診斷技術(shù)
  • 在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng):實(shí)時(shí)采集電容器的電壓、電流、溫度,通過(guò)AI算法預(yù)警早期退化;
  • 阻抗譜分析(EIS):掃描寬頻阻抗特性,識(shí)別微觀結(jié)構(gòu)變化。

二、測(cè)量設(shè)備

華測(cè)儀器生產(chǎn)的電容器溫度特性評(píng)估系統(tǒng)是將環(huán)境試驗(yàn)箱與評(píng)估系統(tǒng)相結(jié)合,采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)化多通道系統(tǒng)。系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)估高溫和高溫/高濕環(huán)境下電容器的絕緣退化特性。

電容器溫度特性評(píng)估系統(tǒng)通過(guò)準(zhǔn)確控制溫度環(huán)境,并測(cè)量電容器在不同溫度下的關(guān)鍵參數(shù)(如電容量(C)、損耗因子(D)和阻抗(Z)等參數(shù)值),從而評(píng)估其溫度特性。華測(cè)儀器電容器溫度特性評(píng)估系統(tǒng)具有高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的特點(diǎn),能夠適用于各種類型的電容器,包括多層陶瓷電容器(MLCC)、陶瓷電容、薄膜電容等。


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