Работоспособность металлопленочных конденсаторов в режимах высокой токовой нагрузки

работоспособность МПК.

Задачи:
1) создать испытательную установку и разработать экспериментальную методику для исследования влияния высоких токовых нагрузок на работоспособность МПК;
2) теоретически и экспериментально исследовать процесс разрушения контактных узлов МПК;
3) выявить закономерности разрушения контактных узлов МПК.

Ом – токовый шунт;
C – исследуемый конденсатор.

Электрическая схема экспериментальной установки (а) и форма тока I(t) и напряжение U(t) на конденсаторе (б)

Объекты исследования:
К78-2, К73-11, К73-17;
Uн = 63 – 630 В;
Сн = 0.1 – 2.2 мкФ.

(а)

Предельно допускаемая амплитуда импульсного тока Im = 1.5 – 66 А.

(б)

630 В Сн = 0.47 мкФ

(а)

(б)

(в)

(г)

630 В Сн = 0.47 мкФ

(а)

(б)

(в)

(г)

при неравномерном подводе тока (б)

x, мм

U, В

y, мм

0

50

100

0

10

20

20

40

60

80

100

(а)

(б)

dпл = 12 мкм δMe = 30 нм b = 2 см

0, N1 = 5 000, N3 = 15 000 циклов заряд-разряд. Маркеры – расчет, сплошные линии – эксперимент

С1 и С3 – емкость катодных и анодных приконтактных областей;
RК1 и RК2 – сопротивление контактных узлов;
C2 – емкость участков, отдаленных от контактных зон, где градиент потенциала незначительный;
R1, R2 и R3, R4 – эквивалентные сопротивления металлизированных электродов положительной и отрицательной полярности соответственно.

(а)

(б)

методика для исследования влияния высоких токовых нагрузок на работоспособность МПК.
2) В ходе работы был обнаружен эффект полярного разрушения контактных узлов МПК. Эффект полярного разрушения может быть объяснен процессом электромиграции в области контактирования.
3) Было обнаружено появление частотной дисперсии емкости конденсаторов по мере их деградации, которая проявляется в виде значительного снижения эффективной емкости при частотах выше 1 кГц. Деградация контактных узлов сопровождается значительным ростом значения тангенса угла потерь в широком диапазоне частот, а также появлением одного или двух максимумов в области высоких частот.
4) Проведено численное моделирование распределения потенциала в конденсаторной структуре.
5) На основании экспериментальных и расчетных данных была предложена эквивалентная схема замещения МПК, учитывающая деградацию контактных узлов.

Выводы

11