电容器培训教材

电容器培训教材1.电容器基本知识1.1电容器的含义——储存电荷的容器Q=CUQ——电荷量，单位：库仑U——电压，单位：伏特C——电容量，单位：法拉一个电容器造出来后，C是一个常数，表示储存电荷能力的大小。1.2电容器的基本结构1.3电容器的分类种类电介质用途典型型号有机薄膜电容器纸纸膜复合聚丙烯（PP）聚酯(PET)聚苯乙烯聚碳酸酯（PC）交、直流，现已淘汰高压交流、电力、高压直流精密电容器高温电容器CJCHCBB、BSMJ、MKPCL、MKTCBCLS无机介质电容器陶瓷钽电解铝电解云母空气直流、高压直流、低压大容量直流、低压大容量标准电容器标准电容器X7R…CACD//1.4电容器的性能参数1.4.1额定容量——设计电容器时规定的电容量（C值）C=ε0εS/dC大小与：介质种类（ε）、极板面积（S）、介质厚度（d）有关C的单位：法拉（F）、微法（μF）、皮法（pF）1F=106μF=106pFε0——绝对介电常数，是自然界固有的常数之一，与π、e相类似。电力电容器的容量：Q=U22πfC测量方法：使用电桥（容量损耗测试仪）μF级测量频率100Hz~1KHz、pF级1KHz~10KHz1.4.2损耗角正切（tgδ）tgδ＝有功功率/无功功率表示电容器消耗的功率大小tgδ大→发热→老化加速→寿命低测量方法：与C相同1.4.3额定电压（Un）——设计电容器时考虑的工作电压1.4.4极间耐压（Vt-t）——规定在电容器电极间施加的试验电压表征电容器的抗电强度交流电容器Vt-t=1.75Un直流电容器Vt-t=1.4～1.6Un电力电容器Vt-t=2.15Un1.4.5极壳耐压——规定在电容器电极与外壳间施加的试验电压仅对金属外壳封装的电容器表征电容器的绝缘水平交流电容器：2Un＋1000V或2000V，取较高者电力电容器：2Un＋2000V或3000V，取较高者1.4.6绝缘电阻（R）/漏电流（Ir）一般：直流电容器使用R电解电容器使用Ir交流电容器不要求测试方法：绝缘电阻测试仪/漏电流测试仪2.电容器的制造工艺——仅对金属化薄膜电容器说明镀膜在薄膜的一面蒸发上一层金属做电极分切把薄膜分切成适合卷绕的规格卷绕两层薄膜叠加卷绕成电容器芯子喷金在芯子两端喷涂金属，便于焊接引出线赋能用大电流对电容器放电，烧掉两极间粉尘芯子浸油防止芯子受潮及局部放电焊接装配焊接引出线，组装到外壳中灌封用封装物填满外壳内剩余空间成品测试3.电容器的可靠性与寿命3.1可靠性——在工作过程中偶然失效的概率（F）可靠性与寿命的关系：τ＝1/F前提条件是：参数分布特性符合正态分布3.2可靠性——电容器的内在质量决定电容器可靠性的因素：设计40%例：450V电容器用6uF膜代替7uF膜，可节省材料26%材料30%不同厂家价格相差20%~50%制造30%设备、工艺、环境、人技术因素+完善的质量体系——保证质量的唯一方法，没有捷径3.3电容器的寿命等级直流电容器：1级、2级家电产品一般用2级交流马达电容器：A（30000h）B（10000h）C（3000h）家电产品一般用C级D（1000h）3.4可靠性试验●预测寿命●检测内在质量●设计、材料、工艺更改验证方法：加速老化试验●电压加速：τ=τ0（U/U0）aa=7.5~9●温度加速：10℃法则：温度每升高10℃，寿命降低一半对于交流电容器：电压：1.25Un或1.35Un温度：电容器的最高温度判据：型式试验按标准，验证试验根据经验数据可靠性试验室：交流电源、烘箱、测试仪表，目前国内较少开展GE、海尔、格力在进厂检验时做老化试验4.电容器的防爆性能——仅对金属化交流电容器说明4.1金属化电容器的自愈性4.2击穿时的特性自愈大面积发生时就会发生永久性击穿。击穿时不完全表现为短路状态，表现为0~200Ω的电阻，阻值无法预计。自愈式电容器击穿时产生大量热量，有爆炸危险，而且不能采用熔丝防爆。4.3防爆性能交流马达电容器的防爆等级：PO没有要求P1失效时呈开路或短路状态,但是不会发生爆炸。P2失效时只表现为开路。防爆技术：●压力式防爆装置只能大容量金属外壳●安全防爆薄膜C下降较快，较贵5.电容器的失效模式（故障诊断）5.1容量下降自愈式电容器特性：使用过程中容量逐渐降低质量好的电容器C下降的慢C下降过快原因：●膜质量差●制造过程控制不当，水分含量大5.2tgδ增大tgδ增大→发热→老化加速→击穿失效原因：●膜金属镀层质量差●卷绕、喷金设备不好，或质量失控●灌封材料没选对，或质量差5.3击穿短路●膜质量不好●设计时选用较薄的膜（为了节省成本）●卷绕设备不好，或控制不当●防爆装置失灵,或没有防爆装置5.4开路同5.35.5爆炸同5.35.6漏油5.2或5.3＋封装不良5.6极壳短路、漏电封装绝缘防护不良6.电容器使用6.1气候类别最低温度/最高温度/湿热严酷等级例：40/85/216.2海拔2000m以上要在订货时注明6.3额定电压选择一般实际工作电压是额定电压的85%，不超过90%。比例太低，成本增加。比例太高，寿命及可靠性降低。对于电力电容器，余量也不能太大，因为补偿容量会大大减少。7.电力电容器的应用7.1电容器的特性及用途储存电能——脉冲储能电容器，充磁机、激光、模拟核试验。通交流、隔直流——信号耦合。移相——无功补偿、马达启动。7.2无功功率及功率因数i=Imsinωtu=Umsin（ωt+φ）p=ui有功功率——平均功率，也是电路中实际消耗的功率。单位：W无功功率（Q）——用电设备所占用的功率，用于维持磁场。单位：var视在功率——电路中总电压与电流有效值的乘积。单位：VAS=UI=√P2+Q2功率因数——cosφ=P/S7.3功率因数低的影响：1）发电/供电设备容量不能充分利用，需多建发电厂、变压器容量大。2）线路损耗的电能大。与功率因数的平方成反比。7.4提高功率因数的方法——在感性负载上并联电容器。P——系统有功功率cosφ0——补偿前的功率因数cosφ——补偿后的功率因数7.5无源滤波7.5.1谐波源○电力电子装置：半导体器件中的PN结在工作过程中产生谐波。如：变频器、整流器、逆变器、晶闸管开关。○电弧装置：电弧炉、荧光灯、水银灯。○饱和设备：变压器、电动机、发电机。7.5.2谐波的影响1）电容器、变压器、电机的发热和故障。2）发电机铜损、铁损增加。3）保护、控制系统误动作。4）测量仪表不准确工作。如电表。5）损坏电子设备。7.5.3谐波治理有源滤波（略）无源滤波——使用电容器与电抗器组成串联谐振回路，使高次谐波从谐振回路流过，而不经过用电/供电设备。谐振条件：XC=XLXC=1/2πfcXL=2πfLh=√XC/XL电抗率：a=QL/QC=XL/XC说明：串联电抗器后，使电容器上电压升高：U=U0/（1-a）串联电抗器后，对基波仍然起到补偿作用，但是补偿容量会减小。