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老化的無聲信號 ——電容器的絕緣退化特性
日期：2025-06-17 00:18
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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，往往以電器性能下降、功能異常甚至完全失效的形式出現。雖然看不到內部絕緣材料的老化過程，但它的后果會實實在在地體現在使用的設備上。
電容器的絕緣退化是一個復雜的物理化學過程，表現為絕緣電阻下降、損耗增加、容量變化、耐壓降低、ESR升高等關鍵電氣參數的劣化。它主要由電應力（過壓、浪涌）、熱應力（高溫、溫變）、環(huán)境因素（濕氣、氧氣）和時間驅動。定期檢測關鍵參數和外觀是預防電容器失效導致設備故障的有效手段。
一、電容器絕緣退化的評估方式
1.電氣參數檢測- 通過檢測絕緣電阻/漏電流檢測：直流加壓測量泄漏電流，阻值↓50%或超規(guī)格書限值即為退化判據；
- 電容值檢測：LCR表@指向頻率，偏差超±10%~20%（依類型而定）為退化判據；
- 損耗角正切(tanδ)檢測：1kHz~100kHz頻率掃描，較初始值↑50%或超額定上限為退化判據；
- 等效串聯電阻(ESR)檢測：100kHz交流阻抗測量，較初始值↑100%為退化判據；
- 擊穿電壓檢測：階梯升壓至擊穿（破壞性測試），低于額定電壓的80%為退化判據。
- 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（ESR增加導致局部過熱）；
- 聲學檢測：高頻嘯叫（濾波失效引發(fā)開關噪聲）。
- 高溫高濕試驗：85℃/85%RH下持續(xù)加壓，評估濕熱協同效應；
- 電壓加速試驗：1.5倍額定電壓下測試參數漂移速率；
- 溫度循環(huán)：-40℃~125℃循環(huán)沖擊，檢驗機械應力耐受性。
- 在線監(jiān)測系統：實時采集電容器的電壓、電流、溫度，通過AI算法預警早期退化；
- 阻抗譜分析(EIS)：掃描寬頻阻抗特性，識別微觀結構變化。
二、測量設備
華測儀器生產的電容器溫度特性評估系統是將環(huán)境試驗箱與評估系統相結合，采集數據的自動化多通道系統。系統自動評估高溫和高溫/高濕環(huán)境下電容器的絕緣退化特性。電容器溫度特性評估系統通過準確控制溫度環(huán)境，并測量電容器在不同溫度下的關鍵參數（如電容量（C）、損耗因子（D）和阻抗（Z）等參數值），從而評估其溫度特性。華測儀器電容器溫度特性評估系統具有高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的特點，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。
