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高压瓷片电容
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陶瓷电容内部交变热应力的分布

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人气:-发表时间:2019-05-24 16:57【

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陶瓷电容是用高介电常数的电容器陶瓷钛酸钡一氧化钛挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极制成。具有小的正电容温度系数的电容器,用于高稳定振荡回路中,作为回路电容器及垫整电容器。我们进行了试验,看看陶瓷电容内部交变热应力的分布是怎样的。

当热循环从室温20℃开始降温,10秒后陶瓷电容内部因温度改变开始出现错配应力,随着热循环温度的继续降低,错配等效应力继续增大,在120秒时等效应力达到极大值。低温保温结束后,在升温阶段,随着温度的升高,等效应力逐渐减小,当温度升至30℃时等效错配应力已经开始反向,等效应力又随着温度的升高逐渐增大,直至热循环进行到380秒时,等效应力又达到另一个极大值。

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保温结束后,在降温阶段随着温度的降低,等效应力逐渐减小。当热循环进行到520秒时,温度恢复至40℃,等效应力几乎回到原来零状态,直至540秒就完成了一个热循环周期。在这一个热循环周期中等效应力一共出现两次极大值,分别在热循环温度达到上下限温度时刻。并且可以发现热循环过程中在靠近金属电极和陶瓷电介质界面位置处的等效应力始终保持大。

从室温20'℃开始降温,四个典型节点上的等效应力逐渐增大。在达到下限温度时,等效应力出现极大值。低温保温结束后在升温阶段,各节点上的等效应力随着时间的继续进行,温度的升高而逐渐减小。在温度升至20℃时,其等效应力均减小到零。随着温度的继续升高,等效应力又逐渐增大。

陶瓷电容内部交变热应力的分布2.jpg

当温度达到上限温度时,其等效应力又出现另一极大值。高温保温结束后在降温阶段,各节点上的等效应力随着时间的继续和温度的降低而逐渐减小。在温度再次降至室温20℃时,各节点上的等效应力也减小到零。

从上面的信息可以看出,陶瓷电容器在热循环过程中大的应力出现在陶瓷电容电介质与金属电极界面附近处,在热循环过程中将会造成它们之间因热错配应力而产生损伤,当这种损伤累积到一定程度,就可能产生其层间开裂,导致陶瓷电容器失效,这与试验中观察到陶瓷电容器的失效形式相一致。

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