La mayor ventaja de los condensadores de película organometálica es que son autorreparables, lo que los convierte en uno de los tipos de condensadores de más rápido crecimiento en la actualidad.
Existen dos mecanismos diferentes de autorreparación para los condensadores de película metalizada: uno es la autorreparación por descarga y el otro, la autorreparación electroquímica. El primero se produce a voltajes más altos, por lo que también se denomina autorreparación a alto voltaje; el segundo, dado que también se produce a voltajes muy bajos, se suele denominar autorreparación a bajo voltaje.
Autocuración de la descarga
Para ilustrar el mecanismo de autorreparación por descarga, supongamos que existe un defecto en la película orgánica entre dos electrodos metalizados con una resistencia R. Según la naturaleza del defecto, este puede ser metálico, semiconductor o presentar un aislamiento deficiente. Obviamente, cuando el defecto es de los primeros, el condensador se habrá descargado a bajo voltaje. Solo en el último caso se produce la autorreparación mediante la descarga a alto voltaje.
El proceso de autorreparación por descarga consiste en que, inmediatamente después de aplicar un voltaje V a un capacitor de película metalizada, una corriente óhmica I=V/R pasa a través del defecto. Por lo tanto, la densidad de corriente J=V/Rπr² fluye a través del electrodo metalizado; es decir, cuanto más cerca esté el área del defecto (cuanto menor sea r), mayor será su densidad de corriente dentro del electrodo metalizado. Debido al calor Joule causado por el consumo de potencia del defecto W=(V²/R)r, la resistencia R de un defecto semiconductor o aislante disminuye exponencialmente. Por lo tanto, la corriente I y el consumo de potencia W aumentan rápidamente, como resultado, la densidad de corriente J1=J=V/πr1² aumenta bruscamente en la región donde el electrodo metalizado está muy cerca del defecto, y su calor Joule puede fundir la capa metalizada en la región, provocando que se produzca un arco entre los electrodos. El arco se evapora rápidamente y expulsa el metal fundido, formando una zona de aislamiento sin capa metálica. El arco eléctrico se extingue y se logra la autorreparación.
Debido al calor Joule y al arco eléctrico generados en el proceso de autorreparación por descarga, el dieléctrico alrededor del defecto y el área de aislamiento de la superficie dieléctrica se dañan inevitablemente por daños térmicos y eléctricos, y por lo tanto se produce descomposición química, gasificación y carbonización, e incluso daños mecánicos.
De lo anterior, para lograr una autorreparación de descarga perfecta, es necesario asegurar un entorno local adecuado alrededor del defecto, por lo que el diseño del condensador de película orgánica metalizada debe optimizarse para lograr un medio razonable alrededor del defecto, un espesor adecuado de la capa metalizada, un entorno hermético y un voltaje y capacidad de núcleo adecuados. La llamada autorreparación de descarga perfecta es: tiempo de autorreparación muy corto, energía de autorreparación baja, excelente aislamiento de defectos y ausencia de daños al dieléctrico circundante. Para lograr una buena autorreparación, las moléculas de la película orgánica deben contener una baja proporción de átomos de carbono a hidrógeno y una cantidad moderada de oxígeno, de modo que cuando ocurre la descomposición de las moléculas de la película en la descarga de autorreparación, no se produce carbono ni ocurre deposición de carbono para evitar la formación de nuevas vías conductoras, sino que se producen CO2, CO, CH4, C2H2 y otros gases para extinguir el arco con un aumento brusco de gas.
Para garantizar que el medio alrededor del defecto no se dañe durante la autorreparación, la energía de autorreparación no debe ser ni demasiado alta ni demasiado baja, para eliminar la capa de metalización alrededor del defecto, la formación de una zona de aislamiento (alta resistencia), el defecto quedará aislado, logrando así la autorreparación. Obviamente, la energía de autorreparación requerida está estrechamente relacionada con el metal de la capa de metalización, el espesor y el entorno. Por lo tanto, para reducir la energía de autorreparación y lograr una buena autorreparación, se realiza la metalización de películas orgánicas con metales de bajo punto de fusión. Además, la capa de metalización no debe tener un espesor desigual, especialmente para evitar rayones, de lo contrario, el área de aislamiento se ramificará y no se logrará una buena autorreparación. Todos los condensadores CRE utilizan películas regulares, y al mismo tiempo, se realiza una estricta gestión de inspección de materiales entrantes, bloqueando las películas defectuosas en la puerta, de modo que la calidad de las películas de los condensadores esté totalmente garantizada.
Además de la autorreparación por descarga, existe otro mecanismo: la autorreparación electroquímica. Analizaremos este mecanismo en el próximo artículo.
Fecha de publicación: 18 de febrero de 2022