电容器常见故障现象
电容器的常见故障包括击穿、开路、电参数退化、电解液泄漏和机械损坏。这些故障的主要原因如下:
(1)故障
介质中有缺陷、瑕疵、杂质或导电离子;电介质材料的老化;电介质发生电化学击穿;高湿度或低压环境下电极间沿面闪络;机械应力下介质的瞬时短路;金属离子迁移形成导电通道或沿面闪络放电;电介质材料中气隙的击穿导致电介质击穿。制造过程中介质发生机械损伤;介电材料的分子结构发生变化,施加的电压高于额定值。
(2)开路
电极和导线绝缘击穿造成的;电解电容器阳极引出箔腐蚀(或机械断裂);引线与电极接触点形成氧化层,造成低电平开路;导线与电极接触或绝缘不良;电解电容器阳极引出的金属箔因腐蚀开路。工作电解液变干或冻结;机械应力下电解质和电介质之间的瞬时开路。
(3)电参数的退化
湿度、介电老化和热分解;电极材料的金属离子迁移:残余应力的存在和变化;表面污染;材料金属化电极的自愈效应:工作电解液的挥发和增稠;电极被电解或化学腐蚀;铅与电极的接触电阻增大;杂质和有害离子的影响。
由于实际应用中的电容器在工作应力和环境应力的共同作用下工作,会出现一种或几种失效模式和失效机理,有时单一失效模式会导致其他失效模式或失效机理串联发生。例如,温度应力不仅可以促进表面氧化,加速老化和电参数退化的影响,还可以促进电场强度的降低,使介质击穿来得更早。这些应力的影响程度是时间的函数。因此,电容器的失效机理与产品类型、材料类型、结构差异、制造工艺、环境条件和工作应力等多种因素密切相关。
击穿故障通常很容易发现,但当有几个元件并联时,很难确定具体的故障元件。开路故障可以通过将相同型号和容量的电容器与检测到的电容器并联,观察电路功能是否恢复来确定。检查电容电参数的变化比较麻烦,一般可以按照以下方法进行:
首先,电容器的一根引线应该从电路板上熨平,以避免周围元件的影响。其次,根据电容器的不同情况,采用不同的方法进行检查。
1.检查电解电容器。将万用表置于电阻档,测量范围取决于被测电解电容的容量和耐压。小容量、高耐压电解电容器的量程应在r×10kW;大容量低耐压电解电容器的测量范围应在R×1kW。最后观察充电电流、放电时间(指针返回的速度)和指针指示的电阻值。
电解电容器质量的鉴定方法如下:
(1)充电电流大,指针上升快,放电时间长,指针返回慢,说明容量充足。
(2)充电电流小,上升速度慢,放电时间短,手回速度快,说明容量小,质量差。
(3)充电电流为零,手不动,说明电解电容有故障。
(4)放电结束时,表针回位时指示的电阻值大,说明绝缘性能好,漏电少。
(5)放电结束时,表针回位时指示的电阻值小,说明绝缘性能差,漏电严重。
2.检查容量超过1mF的电容器。多次测量同极性万用表(R×10kW)的电阻等级,即可检查泄漏程度和击穿情况。用被测电容的两根引线触碰万用表的两根探针,观察手是否轻微摆动。大容量电容,手摆明显;对于小容量的电容,手的移动不明显。然后用探针再次触摸电容的引线,三次四次(探针失准),观察每次指针是否轻微摆动。如果从第二次开始每次触摸手都会摆动,说明电容有漏电。如果连续触摸几次手不动,电容就好了。如果手在第一次相互撞击时摆动到终点,说明电容已经坏了。此外,一些数字万用表可以测量1mF~20mF的电容。
3.检查容量低于1mF的电容器。使用数字万用表的电容测量文件可以准确测量电容器的实际值。如果没有带电容测量功能的数字万用表,只能用欧姆档检查是否断路。用一个容量相同的好电容和可疑电容并联,检查是否开路。
4.电容器参数的精确测量。LCR电桥可以用来精确测量单个电容器的容量,晶体管特性测试仪可以用来测量耐压。