Особенности металлизированного диэлектрика

При замене обкладок из фольги тонким слоем металла, нанесенным тем или иным методом на поверхность диэлектрика, в конденсаторе возникают некоторые явления, которые не наблюдались при обкладках из металлической фольги. К числу этих явлений относятся:

· явление мерцания емкости;

· явление самовосстановления конденсатора при пробое.

Явление мерцания емкости было обнаружено для керамических и слюдяных конденсаторов с серебряными обкладками нанесенными методом вжигания и испарением в вакууме. Это явление характеризуется небольшими самопроизвольными скачками емкости, вызывающие соответствующие скачки частоты контуров (рис. 33). Величина таких скачков невелика, но возрастает с увеличением напряжения, что может отражаться на стабильности работы.

Была разработана специальная методика для отбраковки конденсаторов в которых наблюдалось это явление. Брак «по мерцанию» можно снизить, увеличивая толщину диэлектрика в конденсаторах, то есть снижая рабочее значение напряженности поля.

Явление мерцания связано с отсутствием четко выраженного края серебряного электрода и наличием большого числа мелких островков серебра, постепенно соединяющихся в сплошную обкладку по мере удаления от закраин, свободных от серебра (рис. 34).

В схеме эквивалентной мерцающему конденсатору:

– основная емкость электрода;

– емкость островка;

– емкость тонкого зазора между островком и основной обкладкой.

При высокой температуре по системе емкостей – проходит ток, создающий основное падение напряжения на емкости зазора, так как << . При этом в зазоре возникает микродуга, присоединяющая к , что дает скачкообразное увеличение емкости конденсатора. При обрыве дуги емкость скачкообразно уменьшается. Погружение в жидкий диэлектрик не устраняет мерцания, увлажнение усиливает его.

Явление мерцания приводит к небольшому увеличению емкости конденсаторов с напряжением. Этим увеличением можно пренебречь, за исключением случаев, когда точность емкости играет особо большую роль (образцовые конденсаторы).

Явление мерцания связано и с увеличением потерь энергии в конденсаторе.

Явление самовосстановления в конденсаторе. Конденсаторы с металлизированными обкладками восстанавливают электрическую прочность диэлектрика после пробоя. В зоне пробоя ток короткого замыкания достигает максимальной плотности и испаряет (выжигает) тонкий слой металла в окрестности этой зоны (рис. 35). Электрическая дуга увеличивает свою длину и гаснет, так как в зоне пробоя давление растет за счет газообразных продуктов разложения диэлектрика и пропитки. Вокруг места пробоя образуется свободный от металлических обкладок участок диэлектрика малой площади (от долей до 10 мм²). Этот процесс происходит за короткое время приблизительно секунд. Выделяющаяся при этом энергия не вызывает существенного повреждения диэлектрика, лишь в месте пробоя остается тонкое отверстие диметром 1÷10 мкм. Таким образом, тонкие обкладки играют роль предохранителя, отключающего поврежденный участок диэлектрической системы. При этом

емкость конденсатора почти не меняется. Емкость металлобумажного конденсатора С=1,5мкФ уменьшается на 1% после 10⁵ пробоев.

Пленочные конденсаторы с металлизированными обкладками более чувствительны к самовосстановлению и выходят из строя раньше. Это явление связано с составом пленочного диэлектрика, в частности, с относительным содержанием кислорода в его молекуле.