Надежность

Современные конденсаторы характеризуютcя следующими средними значениями интенсивности отказов для конденсаторов постоянной емкости от 1,0×10^-6 1/ч до 4×10^-6 1/ч и для конденсаторов переменной емкости до 20×10^-6 1/ч.

Наиболее частыми причинами преждевременных отказов конденсаторов являются пробой диэлектрика и обрыв цепи внутри конденсатора. Они вызываются недостатками конструкции и скрытыми производственными дефектами. Такими дефектами могут быть воздушные включения, способствующие развитию процессов ионизации.

Одним из специфических отказов является потеря контактного соединения между обкладками и выводом, возникающая лишь при малых напряжениях. Такое явление свойственно алюминиевым обкладкам с накладными выводами. Оно обусловлено возникновением на алюминиевой поверхности тонкой окисной пленки, которая разрушается уже при напряжениях в несколько вольт. Для устранения этого явления применяется пайка или приварка выводов к обкладкам.

Постепенные отказы вызываются в основном процессами старения и окисления за счет увеличения потерь и уменьшения сопротивления изоляции. Скорость этих процессов возрастает при повышенных напряжениях и температурах, но особенно сильное влияние оказывает напряжение.

Для повышения надежности конденсаторы рекомендуется использовать при напряжениях ниже номинальных и устранять возможности перегрева. Установлено, что интенсивность отказов конденсаторов возрастает примерно вдвое на каждые 8-15⁰С повышения температуры. Напряжение на конденсаторе не должно быть выше 0,8U_ном , а реактивная мощность – не выше 0,7 номинальной.

Особенно чувствительны к температуре электролитические конденсаторы. Так, например, повышение его температуры на 10-15⁰С над допустимой уменьшает срок службы 8-10 раз. Снижение рабочего напряжения по сравнению с номинальным сказывается относительно мало.

В отдельных случаях применяется параллельное или последовательное соединение конденсаторов.

Параллельное соединение конденсаторов используется для увеличения емкости, широкополосности, реактивной мощности, стабильности контуров, надежности.

Емкость параллельно соединенных конденсаторов

 

где С_i – емкость i-го конденсатора.

,

Добротность n параллельно соединенных конденсаторов

 

где Q_i – общая добротность n параллельно соединенных конденсаторов;

Q_i – добротность i-го конденсатора с емкостью С_i .

Для увеличения широкополосности используется цепь конденсаторов, состоящая из двух конденсаторов, один из которых обладает большой емкостью и повышенной индуктивностью, а другой – малыми индуктивностью и емкостью. Первый конденсатор обеспечивает малое сопротивление для токов низких частот, второй – для высоких. Рассматриваемое параллельное соединение конденсаторов часто используется на участках цепей, где неизбежно одновременное прохождение токов существенно различных частот.

Параллельное соединение конденсаторов позволяет увеличить температурную стабильность емкости путем использования конденсаторов с ТКЕ разных знаков и значительно увеличить надежность электрической цепи в случае обрыва (к.з. происходит реже).

Последовательное соединение конденсаторов применяется для уменьшения напряжения на каждом конденсаторе группы. При этом необходимо учитывать, что напряжение на конденсаторах распределяется неравномерно из-за различия реактивного сопротивления.