ДЕЯКІ АСПЕКТИ ПРИСКОРЕНОГО СТАРІННЯ ЕЛЕКТРОЛІТИЧНИХ КОНДЕНСАТОРІВ

При конструюванні радіоелектронних пристроїв (РЕА) необхідно використовувати методи оцінки їх надійності, які основані на результатах реальних випробувань [1]. Адекватність цих методів вважається відповідною тоді, коли виконується врахування процесів старіння компонентів РЕА.

Це обумовлює необхідність врахування процесів зміни електричних параметрів компонентів РЕА в реальному часі.

На практиці використання цих методів зводиться до проведення прискорених випробувань. Для їх проведення необхідно розробити алгоритм випробувань, який забезпечує виконання прискорених випробувань надійностних та експлуатаційних характеристик РЕА в тривалому часі. Тому в статті зосереджено увагу на розробці пристрою для прискореного старіння електролітичних конденсаторів, як найбільш поширених і вразливих компонентів РЕА [2].

При експлуатації електролітичних конденсаторів у ланцюгах змінного або постійного струму, з накладенням змінної складової напруги необхідно виконувати наступні умови [3]:

- сума постійної напруги і амплітуди змінної складової не повинна перевищувати максимально допустимої напруги експлуатації;

- амплітуда змінної напруги не повинна перевищувати значення напруги, розрахованої, виходячи з допустимої реактивної потужності (1).

  (1)

де U - амплітуда змінної напруги, В; Р_р.доп - допустима реактивна потужність, ВАр; f - частота, Гц; С - ємність, пФ.

Слід зазначити, що найбільш незворотні зміни параметрів електролітичних конденсаторів викликаються тривалою дією електричного навантаження, при впливі якого відбуваються інтенсивні процеси старіння, що погіршують їх електричні характеристики. Враховуючи цей факт, можна дійти висновку, що цю особливість можна використати для реалізації процесу прискореного старіння електролітичних конденсаторів. При забезпеченні умов, які передбачають, що коефіцієнти навантаження будуть дещо меншими від максимально допустимих значень. Це дозволить зменшити імовірність виходу з ладу електролітичного конденсаторів під час процесу проведення штучного зістарювання [4].

Розглянемо основні діючі фактори які можуть бути використані для прискорення процесу штучного старіння електролітичних конденсаторів:

- використання прямої та зворотної напруги (зміна полярності);

- організація циклічного заряду-розряду;

- збільшення діючої напруги на деяку величину, що перевищує номінальне встановлене значення напруги.

В якості впливової напруги, що буде стимулювати процес прискореного старіння, слід обирати напругу, форма сигналу якої не матиме гармонійних складових вищих порядків і не буде чинити вплив прямої та зворотної напруги на обкладки конденсатора.

Тому тестуючий сигнал впливової напруги повинен бути невисокої частоти, в кілька десятків герц, без необхідності формування крутих фронтів та спадів тестуючих імпульсів.

Z = 1/ωC   (2)

де ω - значення діючої циклічної частоти, С - ємність конденсатора;

ω = 2πF (3)

F - величина частоти тестуючого сигналу;

F ≤ 10n (4)

n - множник який обирається у відповідності до обраного типу електролітичного конденсатора;

Аналізуючи наведені вирази можна дійти висновку, що у якості тестуючого (зістарюючого) сигналу можна використати звичайний синусоїдальний сигнал низької частоти, наприклад синусоїдальний сигнал частотою 50 Гц мережі електропостачання.

Тестуючий сигнал може бути реалізовано за допомогою блоку, схему якого наведено на рисунку 1.

Рис. 1. Схема блоку формування тестуючого (зістарюючого) сигналу.

Форма тестуючого сигналу використаємого для прискореного зістарювання сигналу наведена на рисунку 2.

Рис. 2. Форма тестуючого сигналу для прискореного зістарювання електролітичного конденсатора.

де U_пр - значення амплітуди прямої діючої напруги;

U_зр - напруга зрізу амплітуди розділяючими діодами;

U_зв - значення амплітуди зворотної діючої напруги тестуючого сигналу.

Застосуємо дані для стенду, на якому виконується дослідження процесу прискореного старіння електролітичних конденсаторів. Загальна схема стенду зображена на рисунку 3.

Рис. 3. Схема стенду для прискореного старіння електролітичних конденсаторів.

Тривала експлуатація стенду для прискореного старіння довела його ефективність та довговічність при виконанні процесу прискореного старіння електролітичних конденсаторів. Його використання дозволяє значно скоротити термін випробувань РЕА для подальшої оцінки її працездатності та надійності.

Література:

1. Ямпурин Н.П. Основы надежности электронных средств: учебное пособие для студентов высших учебных заведений / Н.П. Ямпурин, А.В. Баранова — М.: Издательский Центр «Академия», 2010, - 240 с.

2. Кучинский Г. С, Назаров Н. И. К 95 Силовые электрические конденсаторы.— 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1992.—320 с: ил.

3. Аксенов А.И., Нефедов А.Ф. Элементы схем бытовой радиоаппаратуры. Конденсаторы. Резисторы: Справочник. — М.: Радио и связь, 1995, 272 с.

4. Уве Наундорф. Аналоговая электроника. Основы, расчет, моделирование. Москва: Техносфера, 2008, 472 с.

Опубликовано: Sworld.com.UA