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金属化薄膜电容原理结构与使用注意事项

浏览数量:0     作者:本站编辑     发布时间: 2020-10-24      来源:本站

随着国家经济的高速发展,电力需求日益增加,国家将大力推进坚强智能电网的建设,同时带动了电工仪器仪表行业的迅猛发展。智能电能表作为坚强智能电网内不可或缺的仪表,以其独特的功能不断扩大市场占有率。坚强智能电网的发展,迫切需求新产品的开发,金属化薄膜电容器作为智能电能表内重要的器件得到广泛引用。深圳市创硕达电子有限公司十年电子式电能表用电容器专业制造,与中国电子式电能表行业共同发展。

 

金属化薄膜电容

金属化薄膜电容是以有机塑料薄膜做介质,以金属化薄膜做电极,通过卷绕方式制成(叠片结构除外)制成的电容,金属化薄膜电容器所使用的薄膜有聚乙酯、聚丙烯、聚碳酸酯等,除了卷绕型之外,也有叠层型。其中以聚酯膜介质和聚丙烯膜介质应用最广。

 

金属化薄膜电容器是利用聚酯薄膜或聚丙烯薄膜作为介质,锌铝合金通过真空蒸镀方式将其附着在薄膜表面,形成电极。通过无感无极卷绕或叠片方式形成电容器。金属化薄膜电容器具有耐压高,高绝缘电阻,阻抗频率特性好(较小的寄生电感),较低的ESR,高容量稳定性,低损耗角正切。

 

金属化薄膜电容器使用在电能表上起信号传输,耦合,降压等作用。金属化聚酯薄膜电容器作为耦合电容器由于其绝缘电阻高,能将交流信号或脉冲信号无衰减地耦合到后级,同时又不影响后级的直流工作点。金属化聚丙烯薄膜电容器作为降压电容器由于其损耗角正切低,容量稳定性高(采用特殊工艺,防止破坏性电晕使电容量衰减),能将交流高电压降低到符合后级电路要求的交流低电压,取代原有变压器,使产品体积更小,性能更稳定。

 

金属化薄膜电容的结构以及原理就是如此,在其特有的原理之下,使得电容的稳定性更强,因此使用寿命也在不断增加,而这样的情况下,对于电容产业的综合发展是有利无弊的。

 

电容器设计原理及构造

金属化薄膜电容器是利用聚酯薄膜或聚丙烯薄膜作为介质,锌铝合金通过真空蒸镀方式将其附着在薄膜表面,形成电极。通过无感无极卷绕或叠片方式形成电容器。金属化薄膜电容器具有耐压高,高绝缘电阻,阻抗频率特性好(较小的寄生电感),较低的ESR,高容量稳定性,低损耗角正切。

 

金属化薄膜电容器使用在电能表上起信号传输,耦合,降压等作用。金属化聚酯薄膜电容器作为耦合电容器由于其绝缘电阻高,能将交流信号或脉冲信号无衰减地耦合到后级,同时又不影响后级的直流工作点(如图一C1C2C23)。金属化聚丙烯薄膜电容器作为降压电容器由于其损耗角正切低,容量稳定性高(采用特殊工艺,防止破坏性电晕使电容量衰减),能将交流高电压降低到符合后级电路要求的交流低电压,取代原有变压器,使产品体积更小,性能更稳定(如图二C1)。

capacitorcapacitor2 

 

金属化薄膜电容的缺点及改善

从原理上分析,金属化薄膜电容应不存在短路失效的模式,而金属箔式 电容器会出现很多短路失效的现象(如 27-pbxxxx-j0x 系列)。金属化薄膜电 容器虽有上述巨大的优点,但与金属箔式电容相比,也有如下两项缺点:一是容量稳定性不如箔式电容器,这是由于金属化电容在长期工作条件易 出现容量丢失以及自愈后均可导致容量减小,因此如在对容量稳定度要求很高 的振荡电路使用,应选用金属箔式电容更好。

 

另一主要缺点为耐受大电流能力较差,这是由于金属化膜层比金属箔要薄 很多,承载大电流能力较弱。为改善金属化薄膜电容器这一缺点,目前在制造 工艺上已有改进的大电流金属化薄膜电容产品,其主要改善途径有

1)用双面 金属化薄膜做电极;

2)增加金属化镀层的厚度;

3)端面金属焊接工艺改良, 降低接触电阻。

 

使用薄膜电容器的注意事项:

1.工作电压

薄膜电容器的选取取决于施加的最高电压,并受施加的电压波形、电流波形、频率、环境温度(电容器表面温度)、电容量等因素的影响。使用前请先检查电容器两端的电压波形、电流波形和频率是否在额定值内。

 

2.工作电流

通过电容器的脉冲(或交流)电流等于电容量C与电压上升速率的乘积,即I=C&TImes;dt/dt

 

由于电容器存在损耗,在高频或高脉冲条件下使用时,通过电容器的脉冲(或交流)电流会使电容器自身发热而有温升,将会有热击穿的危险。因此,电容器安全使用条件不仅受额定电压的限制,而且受额定电流的限制。

 

当实际工作电流波形与给出的波形不同时,一般情况下聚酯薄膜电容器在内部温升为10℃或更小的情况下使用;聚丙烯薄膜电容器在内部温升为5℃或更小的情况下使用,电容器表面温度不允许超过额定上限温度。

 

金属化薄膜电容器内部温升公式如下:

△T=I2rms*DF*ω/β*S

△T:电容器内部温升

Irms:通过电容器的有效电流值

DF:损耗角正切

ω:容抗(1/2πfc

β:薄膜传热系数

S:电容器表面积

 

3.各种波形的有效值换算关系

capacitor3 

 

4.电容器充放电

由于电容器充放电电流取决于电容量和电压上升速率的乘积,即使是低电压充放电,也可能产生大的瞬间充放电电流,这可能会导致电容器性能的损害。当进行充放电时,请串联一个20Ω/V~1000Ω/V或更高的限流电阻,将充放电电流限制在规定范围内。如有发生电容器短路充放电现象,请将其列入不良品范围,不得使用。

 

5.阻燃性

尽管在薄膜电容器外封装中使用了耐火阻燃材料助燃环氧树脂或外壳,但外部的持续高温或火焰仍可使电容器芯子变形而产生封装破裂,导致电容器芯子融化或燃烧。

 

6.环境温度

电容器额定使用温度标准为85℃。当电容器实际使用温度超过额定使用温度(在最高使用温度范围内)时,电容器额定电压将随温度的升高而降低。电容器额定电压降低标准公式:

VC=VR*165-TA/80

VC:电容器在高温时可承受电压

VR:电容器额定电压

TA:电容器表面温升


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