CN102983001B - 一种自适应温度补偿电容器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自适应温度补偿电容器，包括第一极板、第二极板和电介质，所述电容器还包括接地导体、补偿导体以及绝缘垫圈，所述第一极板、第二极板以及接地导体采用热膨胀系数相同的金属材料，所述补偿导体一端伸入到第一极板和第二极板之间遮挡第一极板和第二极板之间的部分正对面，另一端与所述接地导体连接；该接地导体通过所述绝缘垫圈与第二极板绝缘安装，该补偿导体的热膨胀系数大于第一极板和第二极板的热膨胀系数。该电容器的电容值在任何温度下都为一固定值，实现了电容器对温度变化自行补偿，即无论外界温度如何变化，电容值总能够自适应地相应变化，可以应用于众多电器设备，尤其是精密测量设备。

Description

一种自适应温度补偿电容器
技术领域
本发明涉及到电容器领域，特别是指一种自适应温度补偿的电容器。
背景技术
电容器的电容值与其结构密切相关，组成电容器第一极板、第二极板以及电介质等的材料具有其固有的温度形变系数，所以在温度变化时，往往导致电容值的变化。目前市场上的电容器种类繁多，为得到不随温度变化而变化的电容值，通常采取的做法是采用温度系数相反的温度补偿电容对原电容进行补偿，该方法虽然可行，但对于一些精密测量设备（例如电容电压互感器）而言，其中高压臂电容在一次侧，温度波动范围较大，而低压臂电容在二次侧，温度波动范围很小，因此整个分压器的变比会随温度变化，而如果对高压臂电容进行补偿，补偿电容的耐压问题又必须加以考虑，使得问题复杂化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种电容值能够随温度变化自行补偿、始终维持一固定值的电容器。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种自适应温度补偿电容器，包括第一极板、第二极板和电介质，其特征在于：所述电容器还包括接地导体、补偿导体以及绝缘垫圈，所述第一极板、第二极板以及接地导体采用热膨胀系数相同的金属材料，所述补偿导体一端伸入到第一极板和第二极板之间遮挡第一极板和第二极板之间的部分正对面，另一端与所述接地导体连接；该接地导体通过所述绝缘垫圈与第二极板绝缘安装，该补偿导体的热膨胀系数大于第一极板和第二极板的热膨胀系数。
作为一种优选的方案，所述电容器为平行板电容器，第一极板和第二极板均为圆形板，所述补偿导体为圆环形板，该补偿导体内侧端伸入到第一极板和第二极板之间，该补偿导体的外侧端与接地导体连接。
作为一种优选的方案，所述电容器为同轴圆柱形电容器，所述第一极板和第二极板均为圆筒形且同轴心设置，所述补偿导体包括两段圆筒形的半补偿导体，两个半补偿导体的均与接地导体连接。
作为一种优选的方案，所述第二极板为低压电极，所述补偿导体与第二极板之间的间距D1不超过第一极板和第二极板的间距D的10%。
作为一种优选的方案，所述补偿导体的厚度D2不超过D的5%。
作为一种优选的方案，所述补偿导体与接地导体的连接方式为焊接。
作为一种优选的方案，所述电介质为气体或固体。
采用了上述技术方案后，本发明的效果是：由于所述第一极板、第二极板以及接地导体采用热膨胀系数相同的金属材料，补偿导体的热膨胀系数大于第一极板和第二极板，这样，第一极板和第二极板之间的正对面积随温度变化而增大时，选择具有合适热膨胀系数的补偿导体，能够使补偿导体遮挡该电容器的正对面积也增大，从而使第一极板和第二极板有效正对面积不发生变化，这样电容值在任何温度下都为一固定值，从而实现了电容值对温度变化自行补偿，即无论外界温度如何变化，电容值总能够自适应地相应变化，可以应用于众多电器设备，尤其是精密测量设备。
又由于所述补偿导体与接地导体的连接方式为焊接，保证了补偿导体和接地导体良好的电接触。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例1的结构示意图；
图2是实施例2的局部剖视图；
附图中：1.第一极板；2.第二极板；3.电介质；4.补偿导体；5.接地导体；6.绝缘垫圈；7.半补偿导体。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明一种自适应温度补偿电容器作进一步的详细描述。
实施例1
如图1所示，一种自适应温度补偿电容器，包括第一极板1、第二极板2和电介质3，其特征在于：所述电容器还包括接地导体5、补偿导体4以及绝缘垫圈6，所述第一极板1、第二极板2以及接地导体5采用热膨胀系数相同的金属材料，所述补偿导体4一端伸入到第一极板1和第二极板2之间遮挡第一极板1和第二极板2之间的部分正对面，另一端与所述接地导体5连接；该接地导体5通过所述绝缘垫圈6与第二极板2绝缘安装，该补偿导体4的热膨胀系数大于第一极板1和第二极板2的热膨胀系数。所述电容器为平行板电容器，第一极板1和第二极板2均为圆形板，所述补偿导体4为圆环形板，该补偿导体4内侧端伸入到第一极板1和第二极板2之间，该补偿导体4的外侧端与接地导体5连接。优选的，所述第二极板2为低压电极，所述补偿导体4与第二极板2之间的间距D1不超过第一极板1和第二极板2的间距D的10%。所述补偿导体4的厚度D2不超过D的5%，为最佳，这样，即使电容器的第一极板接高电压，也能够在一定程度上保证第一极板和补偿导体之间的绝缘距离，使电容器的额定电压不致下降很多。所述补偿导体4与接地导体5的连接方式为焊接。所述电介质3为气体或固体。该电介质3若为固体，则采用热膨胀系数与电容器上极板相近的绝缘材料，使得温度变化时，电容器上、下极板与电介质3之间的相对位置基本不变，仅为尺寸变化。而本身，就平行板电容器而言，由于第一极板1和第二极板2在厚度方向随温度的变化并不明显，而在极板平面方向的尺寸上变化较大，假设上下两极板的直径均为la，温度系数为fa，补偿导体4的长度lb，温度系数fb，则补偿导体4的温度系数可由下式确定：
f b = l a 2 l b f a
电介质3采用热膨胀系数与第一极板1和第二极板2相接近，使得温度变化时，电容器第一极板1、第二极板2与电介质3之间的相对位置不变，只是发生尺寸上的变化；补偿导体4的热膨胀系数大于第一极板1和第二极板2，通过上述计算公式可以选择具有合适热膨胀系数的补偿导体4，从而能够使第一极板1和第二极板2之间的正对面积不随温度变化而变化，保证了该电容器的电容值在任何温度下都为一固定值。
实施例2
该实施例的电容器与实施例1的原理相同，只是，所述电容器为同轴圆柱形电容器，所述第一极板1和第二极板2均为圆筒形且同轴心设置，所述补偿导体4包括两段圆筒形的半补偿导体7，两个半补偿导体7的均与接地导体5连接。这样，第一极板1和第二极板2的变形除了轴向的变化还有径向的变化，使得这种同轴圆柱形电容器的整体电容值增大，而添加了两个半补偿导体7，这两个半补偿导体7的热膨胀系数大于第一极板1和第二极板2的热膨胀系数，这样，在热膨胀时，增大了遮挡的正对面积，从而确保该电容器的电容值基本固定不变。

Claims (7)

1.一种自适应温度补偿电容器，包括第一极板、第二极板和电介质，其特征在于：所述电容器还包括接地导体、补偿导体以及绝缘垫圈，所述第一极板、第二极板以及接地导体采用热膨胀系数相同的金属材料，所述补偿导体一端伸入到第一极板和第二极板之间遮挡第一极板和第二极板之间的部分正对面，另一端与所述接地导体连接；该接地导体通过所述绝缘垫圈与第二极板绝缘安装，该补偿导体的热膨胀系数大于第一极板和第二极板的热膨胀系数。
2.如权利要求1所述一种自适应温度补偿电容器，其特征在于：所述电容器为平行板电容器，第一极板和第二极板均为圆形板，所述补偿导体为圆环形板，该补偿导体内侧端伸入到第一极板和第二极板之间，该补偿导体的外侧端与接地导体连接。
3.如权利要求1所述一种自适应温度补偿电容器，其特征在于：所述电容器为同轴圆柱形电容器，所述第一极板和第二极板均为圆筒形且同轴心设置，所述补偿导体包括两段圆筒形的半补偿导体，两个半补偿导体的均与接地导体连接。
4.如权利要求1或2或3所述一种自适应温度补偿电容器，其特征在于：所述第二极板为低压电极，所述补偿导体与第二极板之间的间距D1不超过第一极板和第二极板的间距D的10%。
5.如权利要求4所述一种自适应温度补偿电容器，其特征在于：所述补偿导体的厚度D2不超过D的5%。
6.如权利要求5所述一种自适应温度补偿电容器，其特征在于：所述补偿导体与接地导体的连接方式为焊接。
7.如权利要求6所述一种自适应温度补偿电容器，其特征在于：所述电介质为气体或固体。
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Patentee before: Suzhou Furui Mutual Inductor Co., Ltd.