Способ определения показателя долговечности конденсаторов

 

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

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4705889/21 (22) 29,05.89 (46) 30.05.92. Бюл. N. 20 (72) И.Л.Винец, Л.Л. Кристалинский, И.Т.Розин, С.Д.Ханин и Е.В.Харитонов (53) 621,319 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 616596, кл. G 01 R 31/26, 1976.

Электронная техника. Сер,, Управление качеством, стандартизация, метрология, испытания. 1985, вып. 1 (112), с, 13-17. (54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПОКАЗАТЕЛЯ ДОЛГОВЕЧНОСТИ КОНДЕНСАТОРОВ (57) Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано для усИзобретение 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 0(т) = P t, возрастающее со скоростью р от 0,01 UHQM до 0,1 UHQM> В/ч, .а характеристические коэффициенты зависимости у-процентного режима от U и Т

W— - aU гу=ioехр(. ) причем г, О/ и Q определяют из условия

SU „1737384A1 коренной оценки показателей долговечности конденсаторов, в частности их у-процентного 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 UHoM до 0,1 0ном, В/ч. Величина

1процентного ресурса вычисляется с учетом скорости нарастания, температуры испытаний и времени появления отказов в выборке.

N Т

4"", W, а g ((го — 3 ехр

i =1 о (г бtjj

ЧУ вЂ” гх Ui (т) где N — количество динамических режимов (N >3); т1 — у -процентный ресурс конденсаторов в -м динамическом режиме;

К вЂ” постоянная Больцмана.

Возможности определения ty 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 Tj при постоянной Т и изменяющемся во времени напряжения справедлив принцип суммирования нарушений, согласно которому

1737384

=1. д (Б rri) =

Можно показать, что задача определения характеристических коэффициентов то, И/, а имеет единственное решение, Испытания конденсаторов согласно изобретению производятся при изменяющемся во времени напряжении U(t); а не статическом, как в известных способах, и в одну стадию (без предварительного определения области форсированных режимов) с определением характеристических коэффициентов зависимости ty (U, Т) и самого ty в статическом режиме по результатам испытаний в динамическом режиме.

Указанные диапазоны изменения скоростей роста U(t) выбраны исходя из необходимости сократить длительность испытаний при сохранении их неразрушающего характера, Нижний предел беспределен из соображений технико-экономической целесообразности, так как только их превышение обеспечивает значимое сокращение длительности испытаний по сравнению с известными способами ускоренной оценки надежности. Верхний предел Р обусловлен недопустимостью протекания слишком больших токов смещения (пропорциональных P ), способных разрушить конденсаторную структуру, Пример. Определение 90 — ного ресурса конденсаторов типа К 73-11 с номинальной емкостью C«> = 0,68 мкФ при напряжении 0ном = 160 В и температуре

Тном = 358 К, Подъем напряжения со временем, исходя из возможностей существующего испытательногоо оборудования, производится ступенями, начиная с 80 В (0,5 ).)ном), при которых по имеющимся данным отказов конденсаторов типа К 73-11 не происходит.

Испытаниям в динамическом режиме были подвергнуты три выборки конденсаторов по 40 шт. каждая в следующих режимах по T= cor)st(t) и P (U(t) = P t

Первая выборка

Т1 = 373 К, P1 = 1,6 В/ч (0.01 Оном, В/ч).

Вторая выборка

Тр = 358 К; Р2 = 8 В/ч (0,05 Оном, В/ч), Третья выборка

Тз = 398 К; фз = 16 В/ч (0,1 Оном, В/ч).

3а 90%-ный ресурс принималось среднее время между 4-м и 5-м отказами.

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

Первый режим т1 = 265 ч

Второй режим tz =36 ч

Третий режим тз = 19 ч

Расчет характеристических параметров модели, описывающей зависимость ty (U, Т) в статическом режиме (Оном, Тном), согласно условию т) з г) гГ ", W; а g ((rо — j exp

10 l=1 о дал следующие значения; то = 4,5 .10 ч; а= 6,8 10 эВ/В; W = 1,67 эВ, а искомая величина 90%-ного ресурса конденсаторов типа К 73-11 при UHQM = 160 В и Тном = 358 К оказалась равной

20 т9о =тоехр() =4,5 - 10 ехр а UHDM . — 15

K Тном (1,67 — 6,8 10 160) 48200 ч.

8,6 10 5 358

Следует отметить, что при превышении

25 скорости роста испытательного напряжения величины 0,1 Оном (на опыте предпринималась попытка испытать конденсаторы при Р = 18 В/ч) происходили массовые отказы изделий, что не позволяло оценить

30 790 . Величинаp = 0,01 UHQM В/ч представляется минимальной из соображений целесообразности (сокращения времени испытаний), Определение туо конденсаторов типа

35 К 73-11 по способу прототипу посредством испытаний в статических форсированных режимах потребовали предварительного определения допустимых условий нагружения для сохранения автомодельности отка40 зов (пробоя диэлектрика), причем продолжительность окончательных испытаний составила 5000 ч.

Таким образом, р ализация предлагаемого способа позволяет упростить процеду45 ру выбора режимов и достичь сокращения длительности испытаний примерно в 20 раз

5000 ч 5000 19 гп )х т1, т2, тз 265

Формула изобретения

Способ определения показателя долго50 вечности 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- y) от объема каждой выборки, фиксацию времени достижения заданного про1737384

N гУ", W, а g ((то — 3 ехр

1=1 о — т —, d т1Ро)

W аО (Ц1 z

25

35

45

Составитель Ю. Волков

Техред М.Моргентал Корректор Т, Малец

Редактор М. Келемеш

Заказ 1889 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,.Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101 цента отказов для каждой выборки и по фактам достижения заданного процента отказов для каждой выборки определения характеристических параметров модели

ro, W, а и вычисление по ним величины

W — а Оном ехр(К.т ном отл и ч а ю щи и с я 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 О(т) = P т, возрастающего со скоростью Р оот т 00,01 Оном до 0,1

Оном (В/ч), а характеристические коэффициенты to W и а зависимости гамма-процентного ресурса ry от U и Т

W — аО ( определяют из условия т;

5 где N — количество динамических режимов (N 3);

ty — гамма-процентный ресурс для i-го режима выдержки, ч;

10 то, W, а — характеристические коэффициенты, используемые в физико-математической модели старения конденсаторов, ч, эВ и эВ/В соответственно;

15 Ti — температура для i-го режима, С;

К вЂ” постоянная Больцмана, равная

1,38 10 Дж/ С.