고전압 펄스 커패시터의 노화 이유-

고{0}}전압 펄스 커패시터는 전력 전자 시스템의 핵심 구성요소이며 레이저 발생기, 펄스 전원, 전자기 형성, 의료 장비, 입자 가속기 등에 널리 사용됩니다. 이들의 작동 특성은 매우 짧은 시간 내에 매우 높은 전압 및 전류 속도 변화를 견딜 수 있다는 것입니다. 그러나 다른 커패시터와 마찬가지로 장기간 작동하는 동안 필연적으로 성능 저하 또는 노화가 발생합니다.-

Ⅰ. 전기적 스트레스 노화: 가장 직접적인 요인

⑴ 부분 방전: 이는 고전압 커패시터의 노화의 주요 원인입니다-.

메커니즘: 커패시터 유전체 내부에 기포, 불순물이 있거나 전극 가장자리의 전기장 강도가 지나치게 집중된 경우 이러한 영역의 전기장 강도는 매체의 국부 항복 강도를 초과합니다. 그 결과, 작고 반복적인 고장과 소화가 발생하는데, 이를 국부 방전이라고 합니다.

⑵ 과전압:

과전압: 짧은 과전압 작동이라도 매체의 허용 한계를 초과하여 직접적으로 절연 손상을 일으키고 노화 과정을 크게 가속화할 수 있습니다.

II. 열 스트레스 노화: 만성적인 성능 저하 요인

⑴ 유전 손실 가열: 커패시터는 교류 전기장에서 유전 손실로 인해 열을 발생시킵니다. 고-전압 펄스 애플리케이션에서는 전압(U)이 매우 높으며, 주파수(f)는 높지 않지만 발생되는 열량은 여전히 ​​상당합니다.

⑵ ESR 손실 및 발열 : 커패시터의 등가직렬저항(ESR)은 큰 펄스전류(Ipulse)를 통과할 때 줄열(joule heat)을 발생시킨다. 이는 펄스 커패시터의 주요 열 발생원입니다.

⑶ 열 축적 효과: 발생된 열이 방출된 열보다 크면 커패시터 내부의 온도가 계속 상승합니다. 고온은 유전체의 절연 강도를 감소시킵니다. 유전체 내의 화학적 분해 반응을 가속화합니다.

III. 유전체 재료의 화학적 및 물리적 노화

⑴ 유전체 재료의 열화: 폴리프로필렌 필름(BOPP)과 같이 일반적으로 사용되는 고분자 재료는 장기간 전기장 노출 시 분자 사슬 파손, 가교{0}}결합 또는 산화가-발생하여 유전체 특성이 점진적으로 저하될 수 있습니다.

⑵ 함침제의 노화: 함침제의 기능은 필름 사이의 틈을 채우고 내압성을 높이며 방열을 향상시키는 것입니다. 그러나 함침제는 점차 산화, 중합 또는 수분을 흡수하여 유전율과 절연 성능이 감소하고 보호 효과를 잃습니다.

⑶ 전기화학적 부식: 수분과 산소의 침입은 콘덴서의 적입니다. 이들은 금속화된 필름(일반적으로 아연-알루미늄 층)의 전극과 전기화학 반응을 겪게 되어 전극 부식 및 증발을 일으키며, 정전용량(C)이 꾸준히 감소하고 등가 직렬 저항(ESR)이 증가하는 것으로 나타납니다. 이는 금속화 필름 커패시터의 "자가{3}} 자가 치유" 능력이 고갈될 때의 주요 노화 모드입니다.