Alasan penuaan-kapasitor pulsa tegangan tinggi

Kapasitor pulsa-tegangan tinggi merupakan komponen kunci dalam sistem elektronika daya dan banyak digunakan dalam generator laser, sumber daya pulsa, pembentuk elektromagnetik, peralatan medis, akselerator partikel, dan lain-lain. Karakteristik kerjanya adalah menahan perubahan laju tegangan dan arus yang sangat tinggi dalam waktu yang sangat singkat. Namun, seperti kapasitor lainnya, kapasitor tersebut pasti akan mengalami penurunan kinerja, atau penuaan, selama pengoperasian-jangka panjang.

Ⅰ. Penuaan akibat stres listrik: Faktor paling langsung

⑴ Pelepasan sebagian: Ini adalah penyebab utama penuaan kapasitor-tegangan tinggi.

Mekanisme: Bila terdapat gelembung, kotoran di dalam dielektrik kapasitor, atau jika intensitas medan listrik di tepi elektroda terlalu terkonsentrasi, kuat medan listrik di area tersebut akan melebihi kuat medan tembus lokal medium. Akibatnya, terjadi kerusakan kecil dan berulang-ulang, yang dikenal sebagai pelepasan lokal.

⑵ Tegangan lebih:

Tegangan lebih: Bahkan operasi tegangan lebih singkat dapat melebihi batas toleransi media, secara langsung menyebabkan kerusakan isolasi dan mempercepat proses penuaan secara signifikan.

II. Penuaan Stres Termal: Pembunuh Kinerja yang Kronis

⑴ Pemanasan rugi-rugi dielektrik: Kapasitor menghasilkan panas karena rugi-rugi dielektrik di bawah medan listrik bolak-balik. Dalam aplikasi pulsa tegangan tinggi-, tegangan (U) sangat tinggi, dan meskipun frekuensi (f) tidak tinggi, jumlah panas yang dihasilkan masih cukup besar.

⑵ Kehilangan ESR dan pembangkitan panas: Resistansi seri ekuivalen (ESR) kapasitor menghasilkan panas joule ketika melewati arus pulsa yang besar (Ipulse). Ini adalah sumber utama pembangkitan panas untuk kapasitor pulsa.

⑶ Efek akumulasi termal: Jika panas yang dihasilkan lebih besar dari panas yang hilang, suhu di dalam kapasitor akan terus meningkat. Temperatur yang tinggi akan : menurunkan kekuatan insulasi dielektrik. Mempercepat reaksi degradasi kimia dalam dielektrik.

AKU AKU AKU. Penuaan Kimia dan Fisik Bahan Dielektrik

⑴ Degradasi bahan dielektrik: Bahan polimer yang umum digunakan seperti film polipropilen (BOPP) mungkin mengalami kerusakan rantai molekul, ikatan silang, atau oksidasi di bawah paparan medan listrik jangka panjang, yang mengakibatkan penurunan sifat dielektrik secara bertahap.

⑵ Penuaan bahan impregnasi: Fungsi bahan impregnasi adalah untuk mengisi celah di antara film, meningkatkan ketahanan terhadap tekanan dan meningkatkan pembuangan panas. Namun, zat impregnasi secara bertahap akan mengoksidasi, mempolimerisasi atau menyerap uap air, yang mengakibatkan penurunan konstanta dielektrik dan kinerja insulasi, serta kehilangan efek perlindungannya.

⑶ Korosi Elektrokimia: Intrusi uap air dan oksigen adalah musuh kapasitor. Elektroda tersebut akan mengalami reaksi elektrokimia dengan elektroda film metalisasi (biasanya lapisan seng-aluminium), yang mengakibatkan korosi dan penguapan elektroda, yang diwujudkan dalam bentuk penurunan kapasitansi (C) dan peningkatan resistansi seri ekivalen (ESR). Ini adalah mode penuaan utama ketika kemampuan "penyembuhan diri" dari kapasitor film metalisasi habis.