Cause e soluzioni di guasto dei condensatori ceramici ad alta tensione

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Cause e soluzioni di guasto dei condensatori ceramici ad alta tensione

La rottura dei condensatori ceramici ad alta tensione può generalmente essere classificata in tre categorie. Durante l'utilizzo di questi condensatori possono verificarsi delle fratture, il che spesso lascia perplessi molti esperti. Questi condensatori sono stati testati per tensione, fattore di dissipazione, scarica parziale e resistenza di isolamento al momento dell'acquisto e tutti hanno superato i test. Tuttavia, dopo sei mesi o un anno di utilizzo, alcuni condensatori ceramici ad alta tensione sono risultati incrinati. Queste fratture sono causate dai condensatori stessi o da fattori ambientali esterni?
 
In generale, la rottura dei condensatori ceramici ad alta tensione può essere attribuita a quanto segue tre possibilità:
 
La prima possibilità è decomposizione termica. Quando i condensatori sono soggetti a condizioni di funzionamento istantanee o prolungate ad alta frequenza e corrente elevata, i condensatori ceramici possono generare calore. Sebbene la velocità di generazione del calore sia lenta, la temperatura aumenta rapidamente, portando alla decomposizione termica ad alte temperature.
 
La seconda possibilità è degradazione chimica. Sono presenti spazi tra le molecole interne dei condensatori ceramici e durante il processo di produzione dei condensatori possono verificarsi difetti come crepe e vuoti (potenziali rischi nella produzione di prodotti di qualità inferiore). A lungo termine, alcune reazioni chimiche possono produrre gas come ozono e anidride carbonica. Quando questi gas si accumulano, possono intaccare lo strato di incapsulamento esterno e creare spazi vuoti, provocando crepe.
 
La terza possibilità è rottura ionica. I condensatori ceramici ad alta tensione si basano sugli ioni che si muovono attivamente sotto l'influenza di un campo elettrico. Quando gli ioni sono sottoposti ad un campo elettrico prolungato, la loro mobilità aumenta. In caso di corrente eccessiva, lo strato isolante può danneggiarsi, provocando la rottura.
 
Di solito, questi guasti si verificano dopo circa sei mesi o addirittura un anno. Tuttavia, i prodotti di produttori di scarsa qualità potrebbero fallire dopo soli tre mesi. In altre parole, la durata di vita di questi condensatori ceramici ad alta tensione è compresa tra soli tre mesi e un anno! Pertanto, questo tipo di condensatore generalmente non è adatto per apparecchiature critiche come reti intelligenti e generatori ad alta tensione. I clienti delle reti intelligenti di solito richiedono che i condensatori durino 20 anni.
 
Per prolungare la durata dei condensatori si possono prendere in considerazione i seguenti suggerimenti:
 
1)Sostituire il materiale dielettrico del condensatoreS. Ad esempio, i circuiti che originariamente utilizzavano X5R, Y5T, Y5P e altre ceramiche di Classe II possono essere sostituiti con ceramiche di Classe I come N4700. Tuttavia, l'N4700 ha una costante dielettrica inferiore, quindi i condensatori realizzati con l'N4700 avranno dimensioni maggiori a parità di tensione e capacità. Le ceramiche di Classe I generalmente hanno valori di resistenza di isolamento più di dieci volte superiori rispetto alle ceramiche di Classe II, fornendo una capacità di isolamento molto più forte.
 
2)Scegli produttori di condensatori con migliori processi di saldatura interna. Ciò implica la planarità e l'impeccabilità delle piastre in ceramica, lo spessore della placcatura in argento, la pienezza dei bordi delle piastre in ceramica, la qualità della saldatura per conduttori o terminali metallici e il livello di incapsulamento del rivestimento epossidico. Questi dettagli sono legati alla struttura interna e alla qualità estetica dei condensatori. I condensatori con una migliore qualità estetica solitamente hanno una migliore produzione interna.
 
Utilizzare due condensatori in parallelo invece di un singolo condensatore. Ciò consente di distribuire la tensione originariamente sopportata da un singolo condensatore tra due condensatori, migliorando la durata complessiva dei condensatori. Tuttavia, questo metodo aumenta i costi e richiede più spazio per l'installazione di due condensatori.
 
3)Per condensatori ad altissima tensione, come 50kV, 60kV o anche 100kV, la tradizionale struttura integrata a piastra singola in ceramica può essere sostituita con una serie di piastre in ceramica a doppio strato o con una struttura parallela. Questo utilizza condensatori ceramici a doppio strato per migliorare la capacità di resistenza alla tensione. Ciò fornisce un margine di tensione sufficientemente elevato e maggiore è il margine di tensione, maggiore è la durata prevedibile dei condensatori. Attualmente, solo la società HVC può realizzare la struttura interna dei condensatori ceramici ad alta tensione utilizzando piastre ceramiche a doppio strato. Tuttavia, questo metodo è costoso e presenta elevate difficoltà nel processo di produzione. Per dettagli specifici, consultare il team di vendita e di ingegneria della società HVC.
 
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