Les avantages et les mécanismes d'auto-guérison des condensateurs à film

L'un des avantages les plus importants de auto-guérison condensateurs à film est leur inhérent capacité d'auto-guérison , ce qui a contribué à leur croissance rapide sur le marché des condensateurs. Ces condensateurs présentent deux mécanismes d'auto-guérison distincts : décharge auto-guérison et auto-guérison électrochimique . Le premier se produit à des tensions plus élevées, également appelé auto-guérison à haute tension, tandis que le second peut avoir lieu à des tensions très basses, appelé auto-guérison à basse tension.

Mécanisme d’auto-guérison de décharge

Dans le cas d’une décharge auto-cicatrisante, supposons qu’il y ait un défaut dans le film organique diélectrique qui sépare les électrodes métallisées. Ce défaut peut être métallique, à base de semi-conducteur ou avoir une mauvaise isolation. Si le défaut est conducteur (métallique ou semi-conducteur), le condensateur peut se décharger à basse tension, mais en cas de mauvaise isolation, le auto-guérison se produit à des tensions plus élevées.

Lorsqu'une tension VVV est appliquée à un condensateur à film métallisé présentant un tel défaut, un courant ohmique I=V/RI = V/RI=V/R traverse le défaut, où RRR est la résistance du défaut. Le densité de courant J = V/Rπr2J = V/R\pi r^2J=V/Rπr2 circule à travers l'électrode métallisée, ce qui entraîne une concentration de courant plus élevée à proximité du défaut (à mesure que rrr diminue). Cela provoque un échauffement localisé dû à la Effet Joule , où la consommation électrique est proportionnelle à W=(V2/R)rW = (V^2/R)rW=(V2/R)r. À mesure que la température augmente, la résistance du défaut diminue de façon exponentielle, augmentant à la fois le courant III et la puissance WWW.

Dans les régions où l'électrode est la plus proche du défaut, la densité de courant J1J_1J1​ augmente, conduisant à Chauffage Joule qui fait fondre la couche métallisée. Cela forme un arc entre les électrodes, qui évapore le métal dans la zone affectée, créant ainsi une zone d'isolation isolée dépourvue de couche métallique. Cet arc s’éteint ensuite, complétant ainsi le processus d’auto-guérison.

Cependant, ce procédé soumet également le diélectrique entourant le défaut à des contraintes thermiques et électriques. Par conséquent, décomposition chimique , la gazéification, et même carbonisation peut se produire, provoquant des dommages mécaniques localisés au matériau diélectrique.

Optimisation de l'auto-guérison de la décharge

Pour efficace décharge auto-guérison , il est crucial d'optimiser la conception du condensateur. Les facteurs clés incluent la création d'un environnement approprié autour du défaut, la sélection d'un épaisseur de la couche métallique , en maintenant un environnement hermétiquement fermé et en garantissant la tension de base et la capacité sont appropriées à l'application.

Un processus d’auto-guérison parfait implique un temps d’auto-guérison court, une consommation d’énergie minimale et une isolation précise des défauts, sans endommager le diélectrique environnant. Pour éviter les dépôts de carbone pendant l'auto-guérison, les molécules du film organique doivent avoir un faible rapport carbone/hydrogène et une quantité adéquate d'oxygène. Cela garantit que les produits de décomposition incluent des gaz comme CO2 , CO , et CH4 , qui aident à éteindre l'arc en dissipant rapidement l'énergie sous forme de gaz.

L'énergie requise pour l'auto-guérison doit être gérée avec soin : ni trop grande pour endommager le milieu environnant, ni trop petite pour ne pas réussir à éliminer la couche métallisée autour du défaut. La quantité d'énergie nécessaire à l'auto-guérison dépend de matériel , épaisseur , et environnement de la couche de métallisation. Utiliser des métaux à bas point de fusion pour métallisation aide à réduire l’énergie nécessaire et améliore l’efficacité d’auto-guérison.

De plus, il est essentiel que la couche de métallisation conserve une épaisseur uniforme et évite les défauts tels que les rayures, qui pourraient conduire à une auto-cicatrisation incomplète ou irrégulière. Les fabricants de condensateurs, comme CRE, garantissent la qualité de leurs produits en utilisant des films de haute qualité et en mettant en œuvre des normes strictes. inspections des matériaux pour empêcher les films défectueux d'entrer dans la chaîne de production.