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老化的無(wú)聲信號(hào) ——電容器的絕緣退化特性

日期：2025-10-18 13:33

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摘要：電容器的絕緣退化特性在日常生活中的展現(xiàn)，往往以電器性能下降、功能異常甚至完全失效的形式出現(xiàn)。雖然看不到內(nèi)部絕緣材料的老化過(guò)程，但它的后果會(huì)實(shí)實(shí)在在地體現(xiàn)在使用的設(shè)備上。電容器的絕緣退化是一個(gè)復(fù)雜的物理化學(xué)過(guò)程，表現(xiàn)為絕緣電阻下降、損耗增加、容量變化、耐壓降低、ESR升高等關(guān)鍵電氣參數(shù)的劣化。它主要由電應(yīng)力（過(guò)壓、浪涌）、熱應(yīng)力（高溫、溫變）、環(huán)境因素（濕氣、氧氣）和時(shí)間驅(qū)動(dòng)。定期檢測(cè)關(guān)鍵參數(shù)和外觀是預(yù)防電容器失效導(dǎo)致設(shè)備故障的有效手段。

一、電容器絕緣退化的評(píng)估方式

1.電氣參數(shù)檢測(cè)

通過(guò)檢測(cè)絕緣電阻/漏電流檢測(cè)：直流加壓測(cè)量泄漏電流，阻值↓50%或超規(guī)格書限值即為退化判據(jù)；
電容值檢測(cè)：LCR表@指向頻率，偏差超±10%~20%（依類型而定）為退化判據(jù)；
損耗角正切(tanδ)檢測(cè)：1kHz~100kHz頻率掃描，較初始值↑50%或超額定上限為退化判據(jù)；
等效串聯(lián)電阻(ESR)檢測(cè)：100kHz交流阻抗測(cè)量，較初始值↑100%為退化判據(jù)；
擊穿電壓檢測(cè)：階梯升壓至擊穿（破壞性測(cè)試），低于額定電壓的80%為退化判據(jù)。

2.物理狀態(tài)監(jiān)測(cè)

外觀檢查：鼓包（電解電容）、開裂（陶瓷電容）、漏液；
熱成像：異常熱點(diǎn)（ESR增加導(dǎo)致局部過(guò)熱）；
聲學(xué)檢測(cè)：高頻嘯叫（濾波失效引發(fā)開關(guān)噪聲）。

3.加速老化試驗(yàn)

高溫高濕試驗(yàn)：85℃/85%RH下持續(xù)加壓，評(píng)估濕熱協(xié)同效應(yīng)；
電壓加速試驗(yàn)：1.5倍額定電壓下測(cè)試參數(shù)漂移速率；
溫度循環(huán)：-40℃~125℃循環(huán)沖擊，檢驗(yàn)機(jī)械應(yīng)力耐受性。

4.智能診斷技術(shù)

在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)：實(shí)時(shí)采集電容器的電壓、電流、溫度，通過(guò)AI算法預(yù)警早期退化；
阻抗譜分析(EIS)：掃描寬頻阻抗特性，識(shí)別微觀結(jié)構(gòu)變化。

二、測(cè)量設(shè)備

華測(cè)儀器生產(chǎn)的電容器溫度特性評(píng)估系統(tǒng)是將環(huán)境試驗(yàn)箱與評(píng)估系統(tǒng)相結(jié)合，采集數(shù)據(jù)的自動(dòng)化多通道系統(tǒng)。系統(tǒng)自動(dòng)評(píng)估高溫和高溫/高濕環(huán)境下電容器的絕緣退化特性。

電容器溫度特性評(píng)估系統(tǒng)通過(guò)準(zhǔn)確控制溫度環(huán)境，并測(cè)量電容器在不同溫度下的關(guān)鍵參數(shù)（如電容量（C）、損耗因子（D）和阻抗（Z）等參數(shù)值），從而評(píng)估其溫度特性。華測(cè)儀器電容器溫度特性評(píng)估系統(tǒng)具有高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的特點(diǎn)，能夠適用于各種類型的電容器，包括多層陶瓷電容器（MLCC）、陶瓷電容、薄膜電容等。

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