Способ определения показателя долговечности конденсаторов Советский патент 1992 года по МПК G01R31/26 

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для ускоренной оценки показателей долговечности (ПД) конденсаторов, в частности их у-процентного ресурса.

Цель изобретения - сокращение времени испытаний.

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что конденсаторы, находящиеся при постоянной температуре Т, испытывают в динамическом режиме, для чего на них подают изменяющееся во времени напряжение U(t) /J t, возрастающее со скоростью /3 от 0,01 UHOM до 0,1 UHOM, В/ч, а характеристические коэффициенты зависимости у-процентного режима от U и т

rW-aU, гу т0 ехр .

причем Т0 , W и а определяют из условия

-Л1 Тп

NГ

, w , a J - /

r W-aUi(i) 2

I (ту- atjfoj ,

ехр

сл С

где N - количество динамических режимов (N 3);

Г| -у-процентный ресурс конденсаторов в i-м динамическом режиме; К - постоянная Больцмана.

Возможности определения гу в статическом режиме нагружения на основании результатов испытаний в динамическом режиме истекают из наличия предшествующих отказу накопительных процессов в рабочей системе конденсаторов. При этом для т при постоянной TI и изменяющемся во времени напряжения справедлив принцип суммирования нарушений, согласно которому

v|

СО

VI

Сл) 00

r

dt

1.

о .(t),7i

Можно показать, что задача определения характеристических коэффициентов TO , W , а имеет единственное решение.

Испытания конденсаторов согласно изобретению производятся при изменяющемся во времени напряжении U(t), а не статическом, как в известных способах, ив одну стадию (без предварительного определения области форсированных режимов) с определением характеристических коэффициентов зависимости ту (U, Т) и самого Ту в статическом режиме по результатам испы- таний в динамическом режиме.

Указанные диапазоны изменения скоростей роста U(t) выбраны исходя из необходимости сократить длительность испытаний при сохранении их неразрушаю- щего характера.

Нижний предел /допределен из соображений технико-экономической целесообразности, так как только их превышение обеспечивает значимое сокращение дли- тельности испытаний по сравнению с известными способами ускоренной оценки надежности. Верхний предел / обусловлен недопустимостью протекания слишком больших токов смещения (пропорциональ- ных /5 ), способных разрушить конденсаторную структуру,

Пример. Определение 90%-ного ресурса конденсаторов типа К 73-11 с номинальной емкостью Сном 0,68 мкФ при напряжении UHOM 160 В и температуре Тном 358 К.

Подъем напряжения со временем, исходя из возможностей существующего испытательного оборудования, производится ступенями, начиная с 80 В (0,5 UHOM), при которых по имеющимся данным отказов конденсаторов типа К 73-11 не происходит

Испытаниям в динамическом режиме были подвергнуты три выборки конденсате- ров по 40 шт. каждая в следующих режимах по Т const (т.) и / (U(t) / t

Первая выборка

Ti 373K; 1,6 В/ч (0,01 UHOM, В/ч). Вторая выборка

Т 358 К; Д 8 В/ч (0,05 UHOM, В/ч). Третья выборка

Тз 398К; 16 В/ч (0,1 UHOM, В/ч). За 90%-ный ресурс принималось среднее время между 4-м и 5-м отказами.

При этом были получены следующие значения 90%-ного ресурса:

Первый режим ri 265 ч

Второй режим Г2 36 ч

Третий режим гз 19 ч

Расчет характеристических параметров модели, описывающей зависимость ту (U, Т) в статическом режиме (UHOM. Тном), согласно условию т

, W ехр

-7

dt /:0}2

а 2, {fro

i 1

, W-a(80+At)

01

дал следующие значения: Т0 4,5 а 6,8 эВ/В; W 1,67 эВ, а искомая величина 90%-ного ресурса конденсаторов типа К 73-11 при UHOM 160 В и Тном 358 К оказалась равной

10-15ч;

,.W-Q:UHOM i

К Тном

ЗЮ Г0 ехр Г, ,5

10 15ехр

1,67-6.8.10 160р0ч

8,6 358

Следует отметить, что при превышении скорости роста испытательного напряжения величины 0,1 UHOM (на опыте предпринималась попытка испытать конденсаторы при В/ч) происходили массовые отказы изделий, что не позволяло оценить rgo . Величина/3 0,01 UHOM В/ч представляется минимальной из соображений целесообразности (сокращения времени испытаний).

Определение rgo конденсаторов типа К 73-11 по способу прототипу посредством испытаний в статических форсированных режимах потребовали предварительного определения допустимых условий нагруже- ния для сохранения автомодельности отказов (пробоя диэлектрика), причем продолжительность окончательных испытаний составила 5000 ч.

Таким образом, реализация предлагаемого способа позволяет упростить процедуру выбора режимов и достичь сокращения длительности испытаний примерно в 20 раз

(7

5000ч

5000

19)

плах (п , га, гз) 265 Формула изобретения Способ определения показателя долговечности конденсаторов путем определения их гамма-процентного ресурса ту , включающий подачу напряжения U при температуре Т, превышающих допустимые, на выборки конденсаторов из испытываемых партий и выдержку выборок в этих условиях до достижения заданного процента отказов (100- у) от объема каждой выборки, фиксацию времени достижения заданного процента отказов для каждой выборки и по фактам достижения заданного процента отказов для каждой выборки определения характеристических параметров модели TO , W , ее и вычисление по ним величины rW-a UHOM

ту TO exp

К THOM

отличающийся тем, что, с целью сокращения времени испытаний, подачу напряжения на каждую выборку конденсаторов осуществляют в динамическом режиме путем приложения к ним изменяющегося во времени напряжения U(t) ft % возрастающего СО СКОРОСТЬЮ / ОТ 0,01 DHOM ДО 0,1

UHOM (В/ч), а характеристические коэффициенты То , W и а зависимости гамма-процентного ресурса Ту от U и Т

ту т0ехр -j j - определяют из условия т,

, W . а 2 - / ехр

.

где N - количество динамических режимов

(N 3);

Ту - гамма-процентный ресурс для i-ro режима выдержки, ч;

TO , W , и - характеристические коэффициенты, используемые в физико-математическоймодели старения конденсаторов, ч, эВ и эВ/В соответственно;

TI - температура для i-ro режима, °С;

К - постоянная Больцмана, равная 1,38- 10 23Дж/°С.

20

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для ускоренной оценки показателей долговечности конденсаторов, в частности их у-про- центного ресурса. Цель изобретения - сокращение времени испытаний. Цель достигается тем, что подачу напряжения на каждую выборку конденсаторов осуществляют в динамическом режиме путем приложения к ним изменяющегося во времени напряжения, возрастающего со скоростью от 0,01 DHOM до 0,1 UHOM, В/ч. Величина у-процентного ресурса вычисляется с учетом скорости нарастания, температуры испытаний и времени появления отказов в выборке.