電容器培訓(xùn)教材

電容器培訓(xùn)教材1.電容器基本知識(shí)1.1電容器的含義——儲(chǔ)存電荷的容器Q=CUQ——電荷量，單位：庫(kù)侖U——電壓，單位：伏特C——電容量，單位：法拉一個(gè)電容器造出來(lái)后，C是一個(gè)常數(shù)，表示儲(chǔ)存電荷能力的大小。1.2電容器的基本結(jié)構(gòu)1.3電容器的分類(lèi)種類(lèi)電介質(zhì)用途典型型號(hào)有機(jī)薄膜電容器紙紙膜復(fù)合聚丙烯（PP）聚酯(PET)聚苯乙烯聚碳酸酯（PC）交、直流，現(xiàn)已淘汰高壓交流、電力、高壓直流精密電容器高溫電容器CJCHCBB、BSMJ、MKPCL、MKTCBCLS無(wú)機(jī)介質(zhì)電容器陶瓷鉭電解鋁電解云母空氣直流、高壓直流、低壓大容量直流、低壓大容量標(biāo)準(zhǔn)電容器標(biāo)準(zhǔn)電容器X7R…CACD//1.4電容器的性能參數(shù)1.4.1額定容量

——設(shè)計(jì)電容器時(shí)規(guī)定的電容量（C值）C=ε0εS/dC大小與：介質(zhì)種類(lèi)（ε）、極板面積（S）、介質(zhì)厚度（d）有關(guān)C的單位：法拉（F）、微法（μF）、皮法（pF）1F=106μF=106pFε0——絕對(duì)介電常數(shù)，是自然界固有的常數(shù)之一，與π、e相類(lèi)似。電力電容器的容量：Q=U22πfC測(cè)量方法：使用電橋（容量損耗測(cè)試儀）μF級(jí)測(cè)量頻率100Hz~1KHz、pF級(jí)1KHz~10KHz1.4.2損耗角正切（tgδ）

tgδ＝有功功率/無(wú)功功率

表示電容器消耗的功率大小

tgδ大→發(fā)熱→老化加速→壽命低

測(cè)量方法：與C相同

1.4.3額定電壓（Un）——設(shè)計(jì)電容器時(shí)考慮的工作電壓

1.4.4極間耐壓（Vt-t）

——規(guī)定在電容器電極間施加的試驗(yàn)電壓

表征電容器的抗電強(qiáng)度

交流電容器Vt-t=1.75Un

直流電容器Vt-t=1.4～1.6Un

電力電容器Vt-t=2.15Un1.4.5極殼耐壓

——規(guī)定在電容器電極與外殼間施加的試驗(yàn)電壓

僅對(duì)金屬外殼封裝的電容器

表征電容器的絕緣水平

交流電容器：2Un＋1000V或2000V，取較高者

電力電容器：2Un＋2000V或3000V，取較高者

1.4.6絕緣電阻（R）/漏電流（Ir）

一般：直流電容器使用R

電解電容器使用Ir

交流電容器不要求

測(cè)試方法：絕緣電阻測(cè)試儀/漏電流測(cè)試儀2.電容器的制造工藝

——僅對(duì)金屬化薄膜電容器說(shuō)明鍍膜在薄膜的一面蒸發(fā)上一層金屬做電極分切把薄膜分切成適合卷繞的規(guī)格卷繞兩層薄膜疊加卷繞成電容器芯子噴金在芯子兩端噴涂金屬，便于焊接引出線(xiàn)賦能用大電流對(duì)電容器放電，燒掉兩極間粉塵芯子浸油防止芯子受潮及局部放電焊接裝配焊接引出線(xiàn)，組裝到外殼中灌封用封裝物填滿(mǎn)外殼內(nèi)剩余空間成品測(cè)試3.電容器的可靠性與壽命3.1可靠性——在工作過(guò)程中偶然失效的概率（F）

可靠性與壽命的關(guān)系：τ＝1/F前提條件是：參數(shù)分布特性符合正態(tài)分布3.2可靠性——電容器的內(nèi)在質(zhì)量

決定電容器可靠性的因素：設(shè)計(jì)40%例：450V電容器用6uF膜代替7uF膜，可節(jié)省材料26%材料30%不同廠(chǎng)家價(jià)格相差20%~50%制造30%設(shè)備、工藝、環(huán)境、人技術(shù)因素+完善的質(zhì)量體系——保證質(zhì)量的唯一方法，沒(méi)有捷徑3.3電容器的壽命等級(jí)直流電容器：1級(jí)、2級(jí)家電產(chǎn)品一般用2級(jí)交流馬達(dá)電容器：A（30000h）B（10000h）C（3000h）家電產(chǎn)品一般用C級(jí)D（1000h）3.4可靠靠性性試試驗(yàn)驗(yàn)●預(yù)預(yù)測(cè)測(cè)壽壽命命●檢檢測(cè)測(cè)內(nèi)內(nèi)在在質(zhì)質(zhì)量量●設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)、、材材料料、、工工藝藝更更改改驗(yàn)驗(yàn)證證方法法：：加加速速老老化化試試驗(yàn)驗(yàn)●電電壓壓加加速速：：τ=ττ0（U/U0）aa=7.5~9●溫度度加加速速：：10℃℃法則則：：溫溫度度每每升升高高10℃℃，壽壽命命降降低低一一半半對(duì)于于交交流流電電容容器器：：電電壓壓：：1.25Un或1.35Un溫度度：：電電容容器器的的最最高高溫溫度度判據(jù)據(jù)：：型型式式試試驗(yàn)驗(yàn)按按標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)，，驗(yàn)驗(yàn)證證試試驗(yàn)驗(yàn)根根據(jù)據(jù)經(jīng)經(jīng)驗(yàn)驗(yàn)數(shù)數(shù)據(jù)據(jù)可靠靠性性試試驗(yàn)驗(yàn)室室：：交交流流電電源源、、烘烘箱箱、、測(cè)測(cè)試試儀儀表表，，目目前前國(guó)國(guó)內(nèi)內(nèi)較較少少開(kāi)開(kāi)展展GE、海海爾爾、、格格力力在在進(jìn)進(jìn)廠(chǎng)廠(chǎng)檢檢驗(yàn)驗(yàn)時(shí)時(shí)做做老老化化試試驗(yàn)驗(yàn)4.電容容器器的的防防爆爆性性能能———僅對(duì)對(duì)金金屬屬化化交交流流電電容容器器說(shuō)說(shuō)明明4.1金屬屬化化電電容容器器的的自自愈愈性性4.2擊穿穿時(shí)時(shí)的的特特性性自愈愈大大面面積積發(fā)發(fā)生生時(shí)時(shí)就就會(huì)會(huì)發(fā)發(fā)生生永永久久性性擊擊穿穿。。擊穿穿時(shí)時(shí)不不完完全全表表現(xiàn)現(xiàn)為為短短路路狀狀態(tài)態(tài)，，表表現(xiàn)現(xiàn)為為0~200ΩΩ的電電阻阻，，阻阻值值無(wú)無(wú)法法預(yù)預(yù)計(jì)計(jì)。。自愈愈式式電電容容器器擊擊穿穿時(shí)時(shí)產(chǎn)產(chǎn)生生大大量量熱熱量量，，有有爆爆炸炸危危險(xiǎn)險(xiǎn)，，而而且且不不能能采采用用熔熔絲絲防防爆爆。。4.3防爆爆性性能能交流流馬馬達(dá)達(dá)電電容容器器的的防防爆爆等等級(jí)級(jí)：：PO沒(méi)有有要要求求P1失效效時(shí)時(shí)呈呈開(kāi)開(kāi)路路或或短短路路狀狀態(tài)態(tài),但是是不不會(huì)會(huì)發(fā)發(fā)生生爆爆炸炸。。P2失效效時(shí)時(shí)只只表表現(xiàn)現(xiàn)為為開(kāi)開(kāi)路路。。防爆爆技技術(shù)術(shù)：：●●壓壓力力式式防防爆爆裝裝置置只只能能大大容容量量金金屬屬外外殼殼●安安全全防防爆爆薄薄膜膜C下降降較較快快，，較較貴貴5.電容容器器的的失失效效模模式式（（故故障障診診斷斷））5.1容量量下下降降自愈愈式式電電容容器器特特性性：：使使用用過(guò)過(guò)程程中中容容量量逐逐漸漸降降低低質(zhì)量量好好的的電電容容器器C下降降的的慢慢C下降降過(guò)過(guò)快快原原因因：：●膜膜質(zhì)質(zhì)量量差差●制制造造過(guò)過(guò)程程控控制制不不當(dāng)當(dāng)，，水水分分含含量量大大5.2tgδδ增大大tgδδ增大大→→發(fā)發(fā)熱熱→→老老化化加加速速→→擊擊穿穿失失效效原因因：：●●膜膜金金屬屬鍍鍍層層質(zhì)質(zhì)量量差差●卷卷繞繞、、噴噴金金設(shè)設(shè)備備不不好好，，或或質(zhì)質(zhì)量量失失控控●灌灌封封材材料料沒(méi)沒(méi)選選對(duì)對(duì)，，或或質(zhì)質(zhì)量量差差5.3擊穿穿短短路路●膜膜質(zhì)質(zhì)量量不不好好●設(shè)計(jì)時(shí)選用用較薄的膜（（為了節(jié)省成成本）●卷繞設(shè)備不不好，或控制制不當(dāng)●防爆裝置失失靈,或沒(méi)有防爆裝裝置5.4開(kāi)路同同5.35.5爆炸同5.35.6漏油5.2或5.3＋封裝不不良5.6極殼短路、漏漏電封裝絕緣防護(hù)護(hù)不良6.電容器使用6.1氣候類(lèi)別最低溫度/最高溫度/濕熱嚴(yán)酷等級(jí)級(jí)例：40/85/216.2海拔2000m以上要在訂貨貨時(shí)注明6.3額定電壓選擇擇一般實(shí)際工作作電壓是額定定電壓的85%，不超過(guò)90%。比例太低，成成本增加。比比例太高，壽壽命及可靠性性降低。對(duì)于電力電容容器，余量也也不能太大，，因?yàn)檠a(bǔ)償容容量會(huì)大大減減少。7.電力電容器的的應(yīng)用7.1電容器的特性性及用途儲(chǔ)存電能——脈沖儲(chǔ)能電容容器，充磁機(jī)機(jī)、激光、模模擬核試驗(yàn)。。通交流、隔直直流——信號(hào)耦合。移相——無(wú)功補(bǔ)償、馬馬達(dá)啟動(dòng)。7.2無(wú)功功率及功功率因數(shù)i=Imsinωωtu=Umsin（ωt+φ）p=ui有功功率——平均功率，也也是電路中實(shí)實(shí)際消耗的功功率。單位：：W無(wú)功功率（Q）——用電設(shè)備所占占用的功率，，用于維持磁磁場(chǎng)。單位：：var視在功率——電路中總電壓壓與電流有效效值的乘積。。單位：VAS=UI=√√P2+Q2功率因數(shù)——cosφ=P/S7.3功率因數(shù)低的的影響：1）發(fā)電/供電設(shè)備容量量不能充分利利用，需多建建發(fā)電廠(chǎng)、變變壓器容量大大。2）線(xiàn)路損耗的的電能大。與與功率因數(shù)的的平方成反比比。7.4提高功率因數(shù)數(shù)的方法——在感性負(fù)載上上并聯(lián)電容器器。P——系統(tǒng)有功功率率cosφ0——補(bǔ)償前的功率率因數(shù)cosφ——補(bǔ)償后的功率率因數(shù)7.5無(wú)源濾波7.5.1諧波源○電力電子裝裝置：半導(dǎo)體體器件中的PN結(jié)在工作過(guò)程程中產(chǎn)生諧波波。如：變頻器、、整流器、逆逆變器、晶閘閘管開(kāi)關(guān)?！痣娀⊙b置：：電弧爐、熒熒光燈、水銀銀燈?！痫柡驮O(shè)備：：變壓器、電電動(dòng)機(jī)、發(fā)電電機(jī)。7.5.2諧波的影響1）電容器、變變壓器、電機(jī)機(jī)的發(fā)熱和故故障。2）發(fā)電機(jī)銅損損、鐵損增加加。3）保護(hù)、控制制系統(tǒng)誤動(dòng)作作。4）測(cè)量?jī)x表不不準(zhǔn)確工作