Отказы конденсаторов могут быть вызваны дефектами в самих конденсаторах, ошибками проектирования аппаратуры, создающими для конденсаторов тяжелые условия, и ошибками эксплуатации, приводящими к нарушению контактов, паек, механической прочности и герметичности конденсаторов.

Одной из возможных причин отказов конденсаторов является превышение допустимых по технической документации на конденсаторы режимов эксплуатации. При выборе конденсатора и анализе его работы в аппаратуре необходимо иметь подробные данные о следующих характеристиках эксплуатационного режима: величине напряжения постоянного тока, амплитуде, частоте и форме напряжения переменного тока или переменной составляющей напряжения; величине тока через конденсатор; температуре окружающей среды с учетом возможного перегрева за счет ламп, активных элементов и др.; влажности; давлении; механических нагрузках (вибрация, удары, линейное ускорение).

Необходимо учитывать не только величины этих воздействий в установившихся режимах работы, но и возможные перегрузки при прогреве аппаратуры, переходных процессах в цепях, резком снятии нагрузки, транспортировке аппаратуры. Превышение любого из указанных воздействий выше допустимого значения снижает надежность конденсатора.

Одной из важнейших характеристик, определяющих надежность конденсаторов является величина напряжения постоянного тока. На постоянном токе процесс старения диэлектрика происходит быстрее, в результате чего ухудшаются со временем электрические параметры конденсатора и, в конечном счете, происходит пробой диэлектрика. Старению подвержены как диэлектрики органического происхождения (например, бумага, синтетическая пленка), так и неорганические (слюда, керамика). У слюдяных конденсаторов увеличение напряжения усиливает миграцию ионов серебра (особенно при повышенной влажности и высокой температуре), что вызывает постепенное снижение сопротивления изоляции и электрической прочности.

Для бумажных конденсаторов при воздействии постоянного электрического тока характерными являются процессы электрохимического старения. При повышенных температурах (100 и более) и наличии незаполненных пропиточными материалами пор в бумаге могут возникать ионизационные процессы.

В процессе длительной эксплуатации конденсаторов из титаносодержащей керамики на постоянном напряжении происходит ряд сложных процессов, увеличивающих количество электронов в зоне проводимости. Причинами этого могут служить восстановление окислов металлов переменной валентности, диффузия серебра в керамику и другие.

Процессы старения наиболее интенсивно развиваются в местах локальных дефектов в диэлектрике (трещины, поры, проводящие включения). Старение однослойных металлобумажных конденсаторов, в основном, объясняется увеличением электропроводимости изолированных при тренировке участков бумаги с остатками металла, полупроводящих окислов, обугленных волокон бумаги под воздействием механических напряжений, электрического поля, повышенной температуры, влаги, а также диффузией сквозь толщу бумаги кристаллов цинка, кадмия, олова, использующихся для металлизации и пайки.

При одновременном воздействии на многослойные металлобумажные конденсаторы температуры и напряжения преобладающим является электролитический механизм разрушения обкладок, вызывающий перенос металла.

Важным параметром, определяющим надежность конденсатора, является температура, при которой он эксплуатируется. С повышением температуры значительно ускоряются процессы старения, увеличивается тангенс угла потерь, снижается электрическая прочность, сопротивление изоляции и начальное напряжение возникновения ионизации. Для герметизированных конденсаторов с повышением температуры увеличивается вероятность нарушения герметичности, деформации уплотняющих прокладок.

В первом приближении можно считать, что интенсивность отказов конденсатора возрастает вдвое при увеличении температуры на каждые 8—15 градусов.

Повышенная влажность среды, в которой эксплуатируется конденсатор, вызывает коррозию металлических частей, способствует развитию микроорганизмов (грибки, плесень и т. д.), снижает электрическую прочность, увеличивает потери, повышает токи утечки. Особенно опасно для негерметизированных конденсаторов одновременное воздействие влажности и электрической нагрузки. Ухудшение электрических свойств конденсаторов под воздействием повышенной влажности особенно сильно проявляется при ее длительном воздействии.

Длительное время при повышенной влажности могут работать только полностью герметизированные конденсаторы (например, КБГ, КГК, КГКБ, КСГ, СГМ и др.).

Для повышения надежности негерметизированные (в том числе и уплотненные) конденсаторы следует эксплуатировать в герметизированных блоках аппаратуры или в блоках, покрытых влагозащитными компаундами. Для того чтобы внутри герметизированных блоков при снижении окружающей температуры влажность не повышалась до опасных значений, в них необходимо помещать влагопоглощающие вещества.

При эксплуатации конденсаторов в условии пониженного давления воздуха уменьшается напряжение разряда по поверхности конденсатора и ухудшается конвекционный теплоотвод, вследствие чего в отдельных случаях возникает необходимость снижения рабочих напряжений и реактивной мощности по отношению к допустимым значениям.

Для исключения возможности возникновения разряда при пониженных давлениях необходимо, чтобы вблизи выводов конденсаторов, находящихся под высоким напряжением, не было металлических частей аппаратуры и крепежных деталей, а также необходимо избегать остроконечных наплывов припоя на выводах и крепежных деталей с острыми кромками.

При рассмотрении влияния на надежность конденсаторов различных факторов, следует обратить внимание на особенности электролитических конденсаторов. Для электролитических конденсаторов особенно опасны даже небольшие кратковременные превышения напряжения.

Вероятность пробоя сильно повышается при превышении напряжения постоянного тока на 10—20% относительно номинального значения. Пробитое место может восстановиться, если энергия пробоя невелика.

Список использованной литературы

1. Элементы радиоэлектронной аппаратуры. Электрические конденсаторы постоянной ёмкости. В.Н. Гусев, В.Ф.Смирнов. — М.: Советское радио, 1968.