此片式多層瓷介電容器使用于單相電能表,此單相電能表在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)部分電能表在檢定時(shí)或在運(yùn)行一段時(shí)間(時(shí)間短的幾天,長(zhǎng)的幾個(gè)月)后發(fā)現(xiàn)誤差不穩(wěn)定,進(jìn)行誤差檢定時(shí)誤差變化很大,有時(shí)停止計(jì)量,有時(shí)誤差較大(大大超過(guò)正常誤差范圍且不穩(wěn)定)。經(jīng)初步檢查為芯片參考電壓濾波多層片式陶瓷電容器失效所致,失效后此位置電容漏電很大。
本案例中主要分析此電容器失效的原因,同時(shí)分析同一塊電路板上其他同型號(hào)6個(gè)電容外觀是否存在損傷、電氣參數(shù)是否在合格范圍。
分析中共提取了3塊失效樣板,編號(hào)分別為F1#~F3#,其對(duì)應(yīng)位置的電容器分別編號(hào)為Fi#-Cj(i=1、2、3,j=3、4、8、10、11、12、14)。
1)外觀觀察
對(duì)樣品進(jìn)行外觀檢查,未見(jiàn)明顯異常。
拆開(kāi)樣品,失效陶瓷電容器的典型外觀形貌見(jiàn)圖4-39,未見(jiàn)明顯異常。同時(shí),同一塊電路板上其他同型號(hào)6個(gè)電容外觀也未見(jiàn)明顯的異常。
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| 圖4-39 失效樣品及同型號(hào)其他位置電容器的外觀形貌(F1#) |
2)電參數(shù)測(cè)試
在板上直接對(duì)F1#-C14、F2#-C14、F3#-C14電容量(C)、損耗(tgδ)和絕緣電阻(R)進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4-9。
同時(shí)把三個(gè)失效樣品C3、C4、C8、C10、C11、C12、C14位置上的電容器用手工烙鐵取下,對(duì)電容量(C)、損耗(tgδ)和絕緣電阻(R)進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4-9。
把焊接下來(lái)的F1#-C14、F2#-C14、F3#-C14用酒精擦洗,然后高溫烘烤18小時(shí),冷卻至室溫后對(duì)電容量(C)、損耗(tgδ)和絕緣電阻(R)進(jìn)行測(cè)試,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4-9。
表4-9 電容器各參數(shù)測(cè)試結(jié)果
從表4-9可以看出:位置的電容器,其絕緣電阻不管是在那種狀態(tài),都小于合格判據(jù),因此,確認(rèn)樣品的失效模式為絕緣電阻減小。而其他各位置的電容器其各參數(shù)都在合格判據(jù)之內(nèi)。
3)金相切片觀察
對(duì)F1#-14、F2#-14、F3#-14電容器進(jìn)行金相切片觀察。
3只樣品內(nèi)部陶瓷介質(zhì)都能見(jiàn)到約45°的裂紋,形貌見(jiàn)圖4-40~圖4-42。
4)綜合分析
樣品上電容器的失效模式表現(xiàn)為絕緣電阻減小。
由金相切片可以知道:失效樣品上陶瓷電容器內(nèi)部陶瓷介質(zhì)存在約45°的裂紋。裂紋的存在會(huì)引起絕緣電阻降低,造成樣品的漏電失效。從失效樣品內(nèi)部陶瓷介質(zhì)裂紋的形狀和位置來(lái)看,裂紋的產(chǎn)生與機(jī)械應(yīng)力相關(guān)。
5)結(jié)論
陶瓷電容器由于內(nèi)部陶瓷介質(zhì)存在裂紋引起其電絕緣電阻降低而失效。陶瓷介質(zhì)裂紋的產(chǎn)生與機(jī)械應(yīng)力有關(guān)。
樣品在電能表使用一段時(shí)間后出現(xiàn)了容量降低的現(xiàn)象,失效樣品編號(hào)為F1#、F2#;疑似失效樣品1#~5#;良品G1#~G5#。