金属化薄膜电容器自愈点间电极断裂行为:实验观测与机理建模
编号:9
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更新:2026-03-26 15:04:29 浏览:18次
口头报告
摘要
随着电力电子装备向高压、大功率方向快速发展,金属化薄膜电容器的运行电压等级不断提升。在高压应力作用下,常观察到自愈(Self-Healing, SH)点之间出现电极蒸发现象,导致电容器电容量的加速衰减。在前期的研究中。我们发现如图1所示,该类型电极损失往往伴随剧烈的SH放电,并且有电弧产生。本文系统分析了该现象的形成机理,确认为由电爆炸引起的电极断裂行为,对揭示电容器性能劣化机理具有重要指导意义。本文依据金属化薄膜电容器的实际结构,将两层厚度为 7.3 μm 的金属化薄膜叠层制备成待测样品。在上层薄膜表面构建不同间距的一组无表面电极点(模拟SH点)。在样品两端施加线性上升的直流电压。通过高压探头和差分探头记录SH事件的电压与电流波形,并使用高速相机同步记录电极断裂现象。随后,利用图像处理技术提取自愈点及其间电极断裂区域的形貌特征。实验表明 SH 点间电极断裂起源于金属电极爆裂,表现为强烈的辉光放电,并伴随新的剧烈SH事件产生。进一步搭建金属化薄膜电-热-磁多物理场耦合仿真模型,首次从机理层面系统阐明了 SH 点间电极断裂的演化机制。缺陷间存在电流密度集中现象。随缺陷间距减小,电流畸变系数逐步增大,最大放大倍数可达4.5 倍。而电流畸变程度加剧会使电极断裂所需阈值电流逐渐降低,对金属化薄膜电容器的长期运行稳定性构成严重威胁。
关键词
薄膜电容器;自愈;电极断裂;电爆炸;阈值模型
稿件作者
ZhangLiangtian
Tianjin University
XiaoMeng
Tianjin University
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