電容失效的原因剖析

電容擊穿的概念

電容的電介質(zhì)承受的電場(chǎng)強(qiáng)度是有一定限度的，當(dāng)被束縛的電荷脫離了原子或分子的束縛而參加導(dǎo)電，就破壞了絕緣性能，這一現(xiàn)象稱(chēng)為電介質(zhì)的擊穿。

電容器被擊穿的條件

電容器被擊穿的條件達(dá)到擊穿電壓。

擊穿電壓是電容器的極限電壓，超過(guò)這個(gè)電壓，電容器內(nèi)的介質(zhì)將被擊穿。額定電壓是電容器長(zhǎng)期工作時(shí)所能承受的電壓，它比擊穿電壓要低。電容器在不高于擊穿電壓下工作都是安全可靠的，不要誤認(rèn)為電容器只有在額定電壓下工作才是正常的。

定義 PN 結(jié)發(fā)生臨界擊穿對(duì)應(yīng)的電壓為 PN 結(jié)的擊穿電壓 BV，BV 是衡量 PN 結(jié)可靠性與使用范圍的一個(gè)重要參數(shù)，在 PN 結(jié)的其它性能參數(shù)不變的情況下，BV 的值越高越好。

一般電容擊穿是開(kāi)路還是短路?

一般電容擊穿后則相當(dāng)于短路，原因是當(dāng)電容接在直流上時(shí)是看為開(kāi)路，接在交流電上時(shí)看為短路，電容有個(gè)性質(zhì)是通交隔直，擊穿一詞在電工的理解是短路，擊穿形成的原因主要是外界電壓超過(guò)其標(biāo)稱(chēng)電壓所導(dǎo)致的永久性破壞，叫做擊穿。

在固體電介質(zhì)中發(fā)生破壞性放電時(shí)，稱(chēng)為擊穿。擊穿時(shí)，在固體電介質(zhì)中留下痕跡，使固體電介質(zhì)永久失去絕緣性能。如絕緣紙板擊穿時(shí)，會(huì)在紙板上留下一個(gè)孔。可見(jiàn)擊穿這個(gè)詞僅限用于固體電介質(zhì)中。

電容擊穿的原因

電容擊穿的根本原因就是其電介質(zhì)的絕緣性被破壞，產(chǎn)生了極化。造成電介質(zhì)絕緣性被破壞的原因有：

工作電壓超過(guò)了電容的最大耐壓;

電容質(zhì)量不好，漏電流大，溫度逐漸升高，絕緣強(qiáng)度下降。

避免介質(zhì)擊穿的方法

采用絕緣強(qiáng)度高的材料;

絕緣材料有一定厚度，且不含雜質(zhì)，如氣泡或水分;

設(shè)法使電場(chǎng)按要求分布，避免電力線(xiàn)在某些地方過(guò)于密集。

有極性電容的極性接反或者接到了交流電源之上。

電容擊穿后能否恢復(fù)

電介質(zhì)是氣體或者是液體，均是自恢復(fù)絕緣介質(zhì)，擊穿可逆;

電介質(zhì)是固體，擊穿不可逆，是唯一擊穿后不可恢復(fù)的絕緣介質(zhì)。

安規(guī)電容的失效問(wèn)題

這里將安規(guī)電容的失效問(wèn)題單獨(dú)拎出來(lái)，主要是安規(guī)電容跟常規(guī)電容有一些區(qū)別。簡(jiǎn)單介紹下安規(guī)電容，安規(guī)電容主要包括 X 電容和 Y 電容：

X 電容又分為 X1、X2、X3，主要區(qū)別在于：

X1 電容耐壓值大于 2.5kV，小于等于 4kV；

X2 電容耐壓值小于等于 2.5kV；

X3 電容耐壓值小于等于 1.2kV；

Y 電容又分為 Y1、Y2、Y3、Y4 電容，主要區(qū)別在于：

Y1 電容耐壓值大于 8kV；

Y2 電容耐壓值大于 5kV；

Y3 電容對(duì)耐壓值沒(méi)有特別限制；

Y4 電容耐壓值大于 2.5kV；

X 電容主要用于交流電源線(xiàn)的 L 與 N 之間，使用 X 電容后，當(dāng)電容失效時(shí)，電容處于開(kāi)路狀態(tài)，不至于產(chǎn)生線(xiàn)間短路。X 電容的測(cè)試條件是：在交流電壓有效值的 1.5 倍電壓下工作 100 小時(shí)，至少再加上 1kV 的脈沖高壓測(cè)試。

Y 電容主要作用于交流電源線(xiàn)的 L、N 與地線(xiàn)之間，或其他電路的公共地與外殼之間。跨于這些位置的電容一旦出現(xiàn)失效短路，就會(huì)導(dǎo)致電擊危險(xiǎn)（尤其是對(duì)外殼部分），這時(shí)必須強(qiáng)制使用 Y 電容（Y 電容的失效模式是開(kāi)路）。Y 電容的測(cè)試條件是：在交流電壓有效值的 1.7 倍電壓下工作 100 小時(shí)，至少再加上 2kV 脈沖高壓測(cè)試。

總結(jié)來(lái)說(shuō)：常規(guī)電容失效一般為短路，安規(guī)電容失效一般表現(xiàn)為斷路，因此切記！在使用交流大電壓的場(chǎng)合不能用常規(guī)電容去代替安規(guī)電容使用，以防電容失效后對(duì)人造成電擊事故。

審核編輯黃昊宇