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智能四表专用电容器创新设计

http://www.ec.hc360.com2016年11月10日19:36 来源:深圳圣融达科技有限公司作者:李联T|T

    随着国家经济的高速发展,国家将大力推进智能仪表的开发应用,智能仪表在电力、供水、供气、供热等行业应用必将推动智能电表、智能水表、智能燃气表、智能热能表等四表的广泛应用,以下统称智能四表。智能四表的发展迫切需要新产品的开发,金属化簿膜电容器作为智能仪表内的重要元件,满足其应用要求是电容器制造企业的技术创新之一。深圳圣融达科技有限公司十余年来致力于电容器的开发与制造,开发出系列满足智能仪表需求的金属化簿膜电容器。下面向大家介绍相关系列电容器。

    一、设计的原理

    金属化簿膜电容器在智能仪表上起信号传输、耦合、和降压的作用,针对其作用对电容器要求有: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、低损耗角正切等参数,由于智能仪表应用环境的恶劣,同时对电容器也要求优异的防潮性能。为满足以上要求采用将金属真空方式蒸镀到簿膜表面,形成电极,通过无感卷绕形成电容器。

智能四表专用电容器创新设计

    如图一、图二所示,金属化聚丙电容器高频、高压特性好的优点在电路中起到传输、耦合、降压等作用。如图一中的C1、C2、C23,采用金属化聚丙电容器由于其绝缘电阻高、高频特性好能将交流信号或脉冲信号无衰减的耦合到后级同时不影响后级的直流工作。如图二中的C1,金属化聚丙电容器其损耗角正切低、容量稳定性高(特殊工艺),采用金属化聚丙电容器取代变压器,将交流高压降低到符合后级使用的交流低电压,同时满足产品体积更小,性能更稳定的要求。

    鉴于上述工作原理的要求,对电容器高耐压、高容量稳定性同时防止过度性自愈成为了智能仪表金属化簿膜电容器的要求。针对此要求,我们采用了特殊的制造工艺满足。

    对于金属化聚丙电容器高耐压的要求,行业普遍采用锌铝合金真空蒸镀方式将其附着到簿膜上的方式形成电极,但锌是相对活跃的金属在相对高湿、高温的环境下容易氧化,从而导致电容量衰减。虽然目前有采用防止湿气的灌封材料来防止锌氧化,但试验证明,目前尚无彻底封堵湿气的封堵材料,所以在一定工作温度和湿度下(双85,施加额定工作电压)采用金属化锌铝膜会产生容量的衰减,导致智能仪表不能正常工作。

    以下表1和表2为铝金属化聚丙烯膜和锌铝复合金属化膜的电缺陷的要求。

    铝金属化聚丙烯膜所做电容器每微米施加200V直流实验电压时,每平方米内的电缺陷数见表1:

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    锌铝复合金属化聚丙烯膜所做电容器每微米施加315V直流实验电压时,每平方米内的电缺陷数见表2::

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    从上述两表中可以看出,锌铝金属化膜的耐电压能力高于铝金属化膜,但锌是相对活跃的金属在相对高湿、高温的环境下容易氧化,采用锌铝膜很难满足电容器容量稳定性的要求。铝金属化膜具有较强的抗氧化能力,但提高其耐电压能力是必须解决的课题。相同材料厚度的铝金属化膜与锌铝金属化膜制造的相同规格电容器其耐电压数据对比如下:

    表3为锌铝金属化膜制作的电容器耐压破坏性试验数据:

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    表4为铝金属化膜制作的电容器耐压破坏性试验数据:

智能四表专用电容器创新设计

    鉴于上述原理,我们采用特殊加工工艺提高铝金属化膜的耐电压能力,既克服了铝金属化膜的耐电压不足的问题,同时提高了其耐压能力。

    二、特殊工艺

    1、传统电容器的卷绕结构如图3所示,根据表2,锌铝金属膜的电压试验条件(每微米施加315V直流实验电压),而根据表1,铝金属膜的电压试验条件(每微米施加200V直流实验电压)。在传统电容器卷绕结构下,铝金属化膜的耐电压能力明显比锌铝复合金属膜制作的电容器耐压能力低115V/微米。

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    2、特殊工艺电容器的卷绕结构如图4所示,材料采用铝金属化膜+特殊材料B。特殊材料B的直流耐压能力为每微米420V。综合耐压能力为:

    复合材料(铝金属化膜+特殊材料)耐压(V/微米)=1/2铝金属化膜耐压+1/2特殊材料耐压=1/2*200+1/2*420=310V。

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    三、采用特殊工艺的数据

    采用特殊工艺制作的电容器:0.22uf-275Vac,MP2224KGDA***,其容量稳定性见表5:

    试验条件为:温度:85℃[],湿度;85%施加电压:280VAC每200小时测试一次.

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    目前行业在上述试验条件下承诺的电容器容量衰减比例为:10%。从表5中的数据,我司采用特殊工艺的容量衰减比例的极值为1.69%、均值为1.22%。明显优于行业水平。

    采用特殊工艺制作的电容器MP2224KGDA***,其自愈电压和击穿电压见表6:

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    四、结论

    通过深圳圣融达科技有限公司采用特殊工艺制作的智能四表专用的金属化聚丙电容器,无论在其耐电压和容量稳定性都满足了智能四表的使用要求,同时保持了金属化聚丙电容器的高绝缘电阻、阻抗频率特性好(较小的寄生电感)、较低的ESR、低损耗角正切的优良特性。特此向各智能四表的制造公司推荐该新产品。

责任编辑:易承双

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