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电容失效分析

2020-10-22
1247 作者: NTEK北测检测集团
本文关键词:
失效分析
电容失效分析常见的故障现象主要有击穿、开路、电参数退化、电解液泄漏及机械损坏等。导致这些故障的主要原因如下:

·击穿。介质中存在疵点、缺陷、杂质或导电离子;介质材料的老化;电介质的电化学击穿;在高湿度或低气压环境下极间边缘飞弧;在机械应力作用下电介质瞬时短路;金属离子迁移形成导电沟道或边缘飞弧放电;介质材料内部气隙击穿造成介质电击穿;介质在制造过程中机械损伤;介质材料分子结构的改变以及外加电压高于额定值等。


·开路。击穿引起电极和引线绝缘;电解电容器阳极引出箔被腐蚀断(或机械折断);引出线与电极接触点氧化层而造成低电平开路;引出线与电极接触不良或绝缘;电解电容器阳极引出金属箔因腐蚀而导致开路;工作电解质的干涸或冻结;在机械应力作用下电解质和电介质之间的瞬时开路等。


电容失效分析


·电参数退化。潮湿与电介质老化与热分解;电极材料的金属离子迁移;残余应力存在和变化;表面污染;材料的金属化电极的自愈效应;工作电解质的挥发和变稠;电极的电解腐蚀或化学腐蚀;引线和电极接触电阻增加;杂质和有害离子的影响。
由于实际电容器是在工作应力和环境应力的综合作用下工作的,因而会产生一种或几种失效模式和失效机理,还会有一种失效模式导致另外失效模式或失效机理的发生。例如,温度应力既可以促使表面氧化、加快老化的影响程度、加速电参数退化,又会促使电场强度下降,加速介质击穿的早日到来,而且这些应力的影响程度还是时间的函数。因此,电容器的失效机理与产品的类型、材料的种类、结构的差异、制造工艺及环境条件、工作应力等诸因素等有密切关系。
电容器出现击穿故障非常容易发现,但对于有多个元件并联的情况,要确定具体的故障元件却较为困难。电容器开路故障的确定可通过将相同型号和容量的电容与被检测电容并联,观察电路功能是否恢复来实现。电容电参数变化的检查较为麻烦,一般可按照下面方法进行。
首先应将电容器的其中一条引线从电路板上烫下来,以避免周围元件的影响。其次根据电容器的不同情况用不同的方法进行检查。


·电解电容器的检查。将万用表置于电阻挡,量程视被测电解电容的容量及耐压大小而定。测量容量小、耐压高的电解电容,量程应位于R ×10kW 挡;测量容量大、耐压低的电解电容,量程应位于R × 1 k W 挡。观察充电电流的大小、放电时间长短(表针退回的速度)及表针最后指示的阻值。

电解电容器质量好坏的鉴别方法如下:
①充电电流大,表针上升速度快,放电时间长,表针的退回速度慢,说明容量足。
②充电电流小,表针上升速度慢,放电时间短,表针的退回速度快,说明容量小、质量差。
③充电电流为零,表针不动,说明电解电容器已经失效。
④放电到最后,表针退回到终了时指示的阻值大,说明绝缘性能好,漏电小。
⑤放电到最后,表针退回到终了时指示的阻值小,说明绝缘性能差,漏电严重。


·容量为1mF 以上的一般电容器检查。可用万用表电阻挡(R × 1 0 k W)同极性多次测量法来检查漏电程度及是否击穿。将万用表的两根表笔与被测电容的两根引线碰一下,观察表针是否有轻微的摆动。对容量大的电容,表针摆动明显;对容量小的电容,表针摆动不明显。紧接着用表笔再次、三次、四次碰电容器的引线(表笔不对调),每碰一次都要观察针是否有轻微的摆动。如从第二次起每碰一次表针都摆动一下,则说明此电容器有漏电。如接连几次碰时表针均不动,则说明电容器是好的。如果第一次相碰时表针就摆到终点,则说明电容器已经被击穿。另外,对于容量为1mF~20mF的电容器,有的数字万用表可以测量。


·容量为1 mF 以下的电容器检查。可以使用数字万用表的电容测量挡较为准确地测得电容器的实际数值。若没有带电容测量功能的数字万用表,只能用欧姆挡检查它是否击穿短路。用好的相同容量的电容器与被怀疑的电容器并联,检查它是否开路。


·电容器参数的精确测量。单个电容器容量的精确测量可使用LCR 电桥,耐压值的测量可采用晶体管特性测试仪。

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