Ursachen und Lösungen für den Ausfall von Hochspannungs-Keramikkondensatoren

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Ursachen und Lösungen für den Ausfall von Hochspannungs-Keramikkondensatoren

Der Riss von Hochspannungs-Keramikkondensatoren kann im Allgemeinen in drei Kategorien eingeteilt werden. Bei der Verwendung dieser Kondensatoren kann es zu Brüchen kommen, die viele Experten oft vor ein Rätsel stellen. Diese Kondensatoren wurden beim Kauf auf Spannung, Verlustfaktor, Teilentladung und Isolationswiderstand getestet und alle haben die Tests bestanden. Allerdings wurde festgestellt, dass einige Hochspannungs-Keramikkondensatoren nach sechs Monaten oder einem Jahr Gebrauch Risse aufwiesen. Werden diese Brüche durch die Kondensatoren selbst oder durch äußere Umwelteinflüsse verursacht?
 
Im Allgemeinen kann der Riss von Hochspannungs-Keramikkondensatoren auf Folgendes zurückgeführt werden drei Möglichkeiten:
 
Die erste Möglichkeit ist thermische Zersetzung. Wenn Kondensatoren kurzzeitigen oder längeren Hochfrequenz- und Hochstrom-Betriebsbedingungen ausgesetzt sind, können die Keramikkondensatoren Wärme erzeugen. Obwohl die Wärmeerzeugungsrate langsam ist, steigt die Temperatur schnell an, was bei hohen Temperaturen zu einer thermischen Zersetzung führt.
 
Die zweite Möglichkeit ist chemischer Abbau. Es gibt Lücken zwischen den inneren Molekülen der Keramikkondensatoren, und während des Herstellungsprozesses des Kondensators können Defekte wie Risse und Hohlräume auftreten (potenzielle Gefahren bei der Herstellung minderwertiger Produkte). Auf lange Sicht können bei einigen chemischen Reaktionen Gase wie Ozon und Kohlendioxid entstehen. Wenn sich diese Gase ansammeln, können sie die äußere Kapselungsschicht angreifen und Lücken erzeugen, was zu Rissen führt.
 
Die dritte Möglichkeit ist Ionenabbau. Hochspannungs-Keramikkondensatoren basieren auf Ionen, die sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes aktiv bewegen. Wenn Ionen über einen längeren Zeitraum einem elektrischen Feld ausgesetzt werden, erhöht sich ihre Mobilität. Bei zu hohem Strom kann die Isolationsschicht beschädigt werden, was zum Durchschlag führen kann.
 
Normalerweise treten diese Ausfälle nach etwa sechs Monaten oder sogar einem Jahr auf. Allerdings können Produkte von Herstellern mit schlechter Qualität bereits nach drei Monaten ausfallen. Mit anderen Worten: Die Lebensdauer dieser Hochspannungs-Keramikkondensatoren beträgt nur drei Monate bis ein Jahr! Daher ist dieser Kondensatortyp im Allgemeinen nicht für kritische Geräte wie Smart Grids und Hochspannungsgeneratoren geeignet. Smart-Grid-Kunden verlangen in der Regel eine Lebensdauer der Kondensatoren von 20 Jahren.
 
Um die Lebensdauer von Kondensatoren zu verlängern, können folgende Vorschläge in Betracht gezogen werden:
 
1)Ersetzen Sie das dielektrische Material des KondensatorsS. Beispielsweise können Schaltkreise, die ursprünglich X5R, Y5T, Y5P und andere Keramiken der Klasse II verwendeten, durch Keramiken der Klasse I wie N4700 ersetzt werden. Allerdings hat N4700 eine kleinere Dielektrizitätskonstante, sodass Kondensatoren aus N4700 bei gleicher Spannung und Kapazität größere Abmessungen haben. Keramik der Klasse I hat im Allgemeinen mehr als zehnmal höhere Isolationswiderstandswerte als Keramik der Klasse II und bietet somit eine viel stärkere Isolationsfähigkeit.
 
2)Wählen Sie Kondensatorhersteller mit besseren internen Schweißprozessen. Dabei geht es um die Ebenheit und Fehlerfreiheit von Keramikplatten, die Dicke der Versilberung, die Fülle der Kanten von Keramikplatten, die Qualität der Lötung von Leitungen oder Metallanschlüssen und den Grad der Epoxidbeschichtung. Diese Details hängen mit der inneren Struktur und der optischen Qualität der Kondensatoren zusammen. Kondensatoren mit besserer äußerer Qualität weisen in der Regel eine bessere interne Fertigung auf.
 
Verwenden Sie zwei parallel geschaltete Kondensatoren anstelle eines einzelnen Kondensators. Dadurch kann die ursprünglich von einem einzelnen Kondensator getragene Spannung auf zwei Kondensatoren verteilt werden, wodurch die Gesamtlebensdauer der Kondensatoren verbessert wird. Allerdings erhöht diese Methode die Kosten und erfordert mehr Platz für die Installation von zwei Kondensatoren.
 
3)Für Kondensatoren mit extrem hoher Spannung, z. B. 50 kV, 60 kV oder sogar 100 kV, Die traditionelle integrierte Struktur mit einer einzelnen Keramikplatte kann durch eine zweischichtige Keramikplattenserie oder eine parallele Struktur ersetzt werden. Dabei werden Doppelschicht-Keramikkondensatoren verwendet, um die Spannungsfestigkeit zu verbessern. Dies sorgt für einen ausreichend hohen Spannungsspielraum, und je größer der Spannungsspielraum, desto länger ist die vorhersehbare Lebensdauer der Kondensatoren. Derzeit kann nur das Unternehmen HVC die interne Struktur von Hochspannungs-Keramikkondensatoren mithilfe doppelschichtiger Keramikplatten realisieren. Dieses Verfahren ist jedoch kostspielig und weist hohe Produktionsschwierigkeiten auf. Für spezifische Details wenden Sie sich bitte an das Vertriebs- und Technikteam der HVC-Firma.
 
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