高電圧セラミックコンデンサの故障の原因と解決策

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高電圧セラミックコンデンサの故障の原因と解決策

高耐圧セラミックコンデンサのクラックは大きくXNUMXつに分類できます。 これらのコンデンサの使用中に破損が発生する可能性があり、多くの専門家を困惑させることがよくあります。 これらのコンデンサは、購入時に電圧、誘電正接、部分放電、絶縁抵抗の検査を実施し、すべて合格しました。 しかし、半年からXNUMX年使用すると、一部の高電圧セラミックコンデンサにクラックが発生することが判明しました。 これらの破損はコンデンサ自体によって引き起こされるのでしょうか、それとも外部環境要因によって引き起こされるのでしょうか?
 
一般に、高電圧セラミックコンデンサのクラックは次のような原因が考えられます。 XNUMX つの可能性:
 
最初の可能性は 熱分解。 コンデンサが瞬間的または長時間の高周波および大電流の動作条件にさらされると、セラミックコンデンサが発熱することがあります。 発熱速度は遅いですが温度上昇が早く、高温では熱分解を起こします。
 
XNUMX番目の可能性は、 化学的分解。 セラミックコンデンサの内部分子間には隙間があり、コンデンサの製造工程においてクラックやボイドなどの欠陥が発生する場合があります(不良品が発生する危険性があります)。 長期的には、一部の化学反応によりオゾンや二酸化炭素などのガスが生成される可能性があります。 これらのガスが蓄積すると、外側の封止層に影響を及ぼし、隙間が生じ、クラックが発生する可能性があります。
 
XNUMXつ目の可能性は、 イオン分解。 高電圧セラミック コンデンサは、電場の影響下で活発に移動するイオンに依存しています。 イオンが長時間電場にさらされると、その移動度が増加します。 過大な電流が流れると絶縁層が損傷し、故障につながる可能性があります。
 
通常、これらの障害は約 20 か月、場合によっては XNUMX 年後に発生します。 ただし、品質の悪いメーカーの製品は、わずかXNUMXか月で故障する可能性があります。 つまり、これらの高電圧セラミックコンデンサの寿命はわずか XNUMX か月から XNUMX 年です。 したがって、このタイプのコンデンサは一般に、スマート グリッドや高電圧発電機などの重要な機器には適していません。 スマートグリッドの顧客は通常、コンデンサの耐用年数が XNUMX 年であることを必要とします。
 
コンデンサの寿命を延ばすには、次の提案を検討できます。
 
1)コンデンサの誘電体材料を交換するs. たとえば、もともと X5R、Y5T、Y5P、およびその他のクラス II セラミックを使用していた回路を、N4700 などのクラス I セラミックに置き換えることができます。 ただし、N4700 の誘電率は小さいため、N4700 で作られたコンデンサは、同じ電圧と静電容量でも寸法が大きくなります。 クラス I セラミックは一般にクラス II セラミックよりも XNUMX 倍以上高い絶縁抵抗値を持ち、より強力な絶縁能力を提供します。
 
2)より優れた内部溶接プロセスを備えたコンデンサメーカーを選択してください。 これには、セラミック プレートの平坦性と完璧さ、銀メッキの厚さ、セラミック プレートのエッジの充実度、リード線または金属端子のはんだ付けの品質、およびエポキシ コーティングのカプセル化のレベルが含まれます。 これらの詳細は、コンデンサの内部構造と外観の品質に関係します。 外観品質が優れているコンデンサは、通常、内部製造が優れています。
 
XNUMX つのコンデンサではなく XNUMX つのコンデンサを並列に使用します。 これにより、元々 XNUMX つのコンデンサが負担していた電圧が XNUMX つのコンデンサに分散され、コンデンサの全体的な耐久性が向上します。 しかし、この方法ではコストが増加し、コンデンサを XNUMX つ設置するためにより多くのスペースが必要になります。
 
3) 50kV、60kV、さらには 100kV などの超高電圧コンデンサの場合、 従来の単一セラミックプレートの一体構造を、二層セラミックプレートの直列または並列構造に置き換えることができます。 二重層セラミックコンデンサを採用し、耐電圧を高めています。 これにより、十分に高い電圧マージンが得られ、電圧マージンが大きいほど、コンデンサの予測可能な寿命が長くなります。 現在、二層セラミック板を使用した高電圧セラミックコンデンサの内部構造を実現できるのはHVC社だけです。 しかし、この方法はコストが高く、製造プロセスの難易度も高い。 詳細については、HVC 社の営業およびエンジニアリング チームにお問い合わせください。
 
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