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交流电动机电容器失效机理分析(I)

浏览数量:7     作者:本站编辑     发布时间: 2018-04-27      来源:本站

潮湿对电参数恶化的影响


       空气中湿度过高时,水膜凝聚在交流电动机电容器外壳表面,可使交流电动机电容器的表面绝缘电阻下降。此处,对于半密封结构交流电动机电容器来说,水分还可渗透到交流电动机电容器介质内部,使交流电动机电容器介质的绝缘电阻绝缘能力下降。因此,高温、高湿环境对交流电动机电容器参数恶化的影响极为显著。经烘干去湿后交流电动机电容器的电性能可获改善,但是水分子电解的后果是无法根除的。例如:交流电动机电容器工作于高温条件下,水分子在电场作用下电解为氢离子(H+)和氢氧根离子(OH-),引线根部产生电化学腐蚀。即使烘干去湿,也不可能引线复原。


       2.2、银离子迁移的后果


       无机介质电容多半采用银电极,半密封交流电动机电容器在高温条件下工作时,渗入交流电动机电容器内部的水分子产生电解。在阳极产生氧化反应,银离子与氢氧根离子结合生成氢氧化银。在阴极产生还原反应、氢氧化银与氢离子反应生成银和水。由于电极反应,阳极的银离子不断向阴极还原成不连续金属银粒,靠水膜连接成树状向阳极延伸。银离子迁移不仅发生在无机介质表面,银离子还能扩散到无机介质内部,引起漏电流增大,严重时可使两个银电极之间完全短路,导致交流电动机电容器击穿。
银离子迁移可严重破坏正电极表面银层,引线焊点与电极表面银层之间,间隔着具有半导体性质的氧化银,使无机介质交流电动机电容器的等效串联电阻增大,金属部分损耗增加,交流电动机电容器的损耗角正切值显著上升。


       由于正电极有效面积减小,交流电动机电容器的电容量会因此而下降。表面绝缘电阻则因无机介质交流电动机电容器两电极间介质表面上存在氧化银半导体而降低。银离子迁移严重时,两电极间搭起树枝状的银桥,使交流电动机电容器的绝缘电阻大幅度下降。


       综上所述,银离子迁移不仅会使非密封无机介质交流电动机电容器电性能恶化,而且可能引起介质击穿场强下降,最后导致交流电动机电容器击穿。


       值得一提的是:银电极低频陶瓷独石交流电动机电容器由于银离子迁移而引起失效的现象比其他类型的陶瓷介质交流电动机电容器严重得多,原因在于这种交流电动机电容器的一次烧成工艺与多层叠片结构。银电极与陶瓷介质一次烧结过程中,银参与了陶瓷介质表面的固相反应,渗入了瓷-银接触处形成界面层。如果陶瓷介质不够致密,水分渗入后,银离子迁移不仅可以在陶瓷介质表面发生,还可能穿透陶瓷介质层。多层叠片结构的缝隙较多,电极位置不易精确,介质表面的留边量小,叠片层两端涂覆外电极时银浆渗入缝隙,降低了介质表面的绝缘电阻,并使电极之间的路径缩短,银离子迁移时容易产生短路现象。


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