CN103487177B - 一种金属化膜电容器层间压强测量方法和装置 - Google Patents
一种金属化膜电容器层间压强测量方法和装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN103487177B CN103487177B CN201310399244.7A CN201310399244A CN103487177B CN 103487177 B CN103487177 B CN 103487177B CN 201310399244 A CN201310399244 A CN 201310399244A CN 103487177 B CN103487177 B CN 103487177B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mandrel
- film capacitor
- capacitor
- program control
- strainmeter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
Abstract
本发明公开了一种金属化膜电容器层间测量装置，包括金属化膜电容器、对比芯轴、四个应变片和静态程控应变仪，金属化膜电容器是由两张金属化膜围绕芯轴卷绕而成，且卷绕层数为500至2000层，其中一个应变片作为测试应变片粘贴在金属化膜电容器的芯轴上，另一个应变片作为补偿应变片贴在另一个芯轴上，其余的两个应变片设置在静态程控应变仪中，四个应变片构成一个1/4电桥，该电桥的输出端与静态程控应变仪电气连接。本发明能够准确测量电容器层间压强的大小及其随层数的分布特征。
Description
技术领域
本发明属于压强测量领域，更具体地，涉及一种金属化膜电容器层间测量方法和装置。
背景技术
目前，以脉冲电容器为储能电容器的脉冲电源系统是电磁武器的首选电源。用于脉冲功率系统的电容器，具有输出功率大、脉冲波形灵活可调、控制方便、易于组装的特点。目前电容器整机通过圆柱型金属化膜电容器元件的串并联以实现高压大容量。
金属化膜电容器的层间压强是影响电容器自愈性能和寿命的重要参数。在圆柱型电容器卷绕时，由于卷绕张力的作用，薄膜层产生径向压力叠加到电容器芯轴，外层由于叠加的压力小，电容器自愈时能量较大，从而造成的元件容量损失也较大。电容量损失增大，电容器寿命缩短。层间压强与电容器薄膜厚度、卷绕机卷绕张力和电容器外包工艺等因素相关。
圆柱型电容器卷绕圈数达数千层，其内部层间可到上百兆帕。在电容器设计中，获取电容器层间压强大小及其分布对改善电容器自愈性能和提高寿命具有重要意义。然而，由于金属化膜电容器结构紧凑，导致目前并无针对该类型电容器的层间压强测试方法和装置。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种金属化膜电容器层间压强测量方法和装置，其目的在于准确测量电容器层间压强的大小及其随层数的分布特征。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种金属化膜电容器层间测量装置，包括金属化膜电容器、对比芯轴、四个应变片和静态程控应变仪，金属化膜电容器是由两张金属化膜围绕芯轴卷绕而成，且卷绕层数为500至2000层，其中一个应变片作为测试应变片粘贴在金属化膜电容器的芯轴上，另一个应变片作为补偿应变片贴在另一个芯轴上，其余的两个应变片设置在静态程控应变仪中，四个应变片构成一个1/4电桥，该电桥的输出端与静态程控应变仪电气连接。
按照本发明的另一方面，提供了一种金属化膜电容器层间测量方法，是应用在上述测量装置中，且包括以下步骤：
（1）将一个测试应变片粘贴在电容器的芯轴上，将两张金属化膜围绕芯轴卷绕形成电容器，将补偿应变片粘贴贴在另外一个芯轴表面上，用于测试应变片的温度补偿和形变补偿补偿，并将另外两个应变片设置在静态程控应变仪中；
（2）将粘贴在电容器芯轴上的测试应变片与贴在另一个芯轴的补偿应变片连接至静态程控应变仪上，从而与另外两个应变片一起构成1/4电桥；
（3）将静态程控应变仪的输出调零，并将其作为微应变的初始值；
（4）将一定层数的薄膜层从金属化膜电容器剥离，并记录静态程控应变仪5的输出值作为当前的微应变ε1；
（5）重复以上步骤（4），直到所有薄膜层均从金属化膜电容器剥离完毕为止，并记录下每一次剥离过程中静态程控应变仪5的输出值ε2，ε3，…，εi，其中i为剥离的总次数；
（6）根据获得的不同微应变ε1，ε2，…εi计算金属化膜层对芯轴的压强Pi=E·εi，其中E为芯轴的弹性模量。
优选地，卷绕的层数由金属化膜电容器的电容量决定，且为500至2000层。
优选地，剥离的层数是根据测量的需求来确定，且为10至100层。
优选地，每次剥离过程中剥离的层数可以相同，或每次均不同。
优选地，
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：
1、由于采用了应变片测试电容器芯轴上的微形变，并通过设置补偿应变片用于应变片的温度补偿和形变补偿，其能减小测试误差，准确测量不同层数处的薄膜层对芯轴的压强。
2、由于采用了静态程控应变仪，其能直接获取微应变，测试方法简单。
3、由于采用了逐步剥离薄膜层测试不同膜层在芯轴上产生的微形变，其能获取压强随层数的变化趋势。
附图说明
图1是本发明金属化膜电容器层间压强测量装置的示意图。
图2是本发明1/4电桥的示意图。
图3是本发明金属化膜电容器层间压强测量方法的流程图。
图4是电容器层间压强测试实例。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示，本发明金属化膜电容器层间测量装置包括金属化膜电容器1、对比芯轴2、四个应变片（包括测试应变片3、补偿应变片4和另外两个不做处理的应变片）和静态程控应变仪5。
金属化膜电容器1是由两张金属化膜围绕芯轴卷绕而成，且卷绕层数为500至2000层，测试应变片3粘贴在金属化膜电容器1的芯轴上，补偿应变片4贴在用于另一个用于对比的芯轴2上，另外两个应变片设置在静态程控应变仪5中。四个应变片构成一个1/4电桥，该电桥的输出端与静态程控应变仪5电气连接。
如图1所示，由于测试应变片3和金属化膜电容器1的芯轴同时被叠加的各层薄膜所压缩而产生收缩变形。当去掉一定层数的金属化膜层后，芯轴形变恢复，然后通过静态程控应变仪5获得粘贴在芯轴上的测试应变片3的应变。在本发明中，测试应变片3中的微应变被等效为应变片电阻的变化。根据压强与微应变的关系即可计算出压强值。
通过静态程控应变仪5获得粘贴在电容器芯轴上的测试应变片3的应变的具体过程如下：如图2所示：首先，四个应变片一起组成1/4电桥（图中R1测试应变片3的电阻；R2为补偿应变片4的电阻，用于温度补偿和形变补偿；R3和R4为另外两个应变片的电阻值）；当测试应变片3的电阻R1发生变化，电桥平衡被破坏，静态程控应变仪5获取1/4电桥的输出电压U；然后通过输出电压U与测试应变片3的电阻变化ΔR/R1（其中ΔR为该测试应变片3的电阻变化量，R1为该测试应变片3的电阻）的关系计算出ΔR/R1作为微应变ε，具体为：U=k·ΔR/R1，其中k为常数，其由静态程控应变仪5的型号决定；最后根据获得的微应变计算薄膜层对芯轴的压强P=E·ε，其中E为芯轴的弹性模量。基于压强传递原理，不同层数处的薄膜层对芯轴处的压强即为该层薄膜的层间压强。
如图3所示，本发明金属化膜电容器层间测量方法是应用在上述的测量装置中，且包括以下步骤：
（1）将一个测试应变片3粘贴在电容器1的芯轴上，将两张金属化膜围绕芯轴卷绕形成电容器；具体卷绕的层数由金属化膜电容器的电容量决定，且一般为500至2000层；补偿应变片4粘贴贴在另外一个对比芯轴2表面上，用于测试应变片3的温度补偿和形变补偿补偿，另外两个应变片设置在静态程控应变仪5中；
（2）将粘贴在电容器1芯轴上的测试应变片3与贴在对比芯轴2的补偿应变片4连接至静态程控应变仪5上，从而与另外两个应变片一起构成1/4电桥；
（3）将静态程控应变仪5的输出调零，并将其作为微应变的初始值；
（4）将一定层数的薄膜层从金属化膜电容器剥离，并记录静态程控应变仪5的输出值作为当前的微应变ε1；具体而言，剥离的层数可以根据测量的需求来确定，具体为10至100层；
（5）重复以上步骤（4），直到所有薄膜层均从金属化膜电容器剥离完毕为止，并记录下每一次剥离过程中静态程控应变仪5的输出值ε2，ε3，…，εi（其中i为剥离的总次数）；具体而言，每次剥离过程中剥离的层数可以与步骤（4）相同，也可以每次均不同；
（6）根据获得的不同微应变ε1，ε2，…εi计算金属化膜层对芯轴的压强Pi=E·εi，其中E为芯轴的弹性模量。
根据步骤（6）获得的不同压强值，进而可得到整个金属化膜对芯轴的压强随层数的变化曲线。基于压强传递原理，不同层数处的薄膜层对芯轴处的压强即为该层薄膜的层间压强。一组典型的金属化膜层间压强随层数的变化曲线如图4所示，可以很明显的看出，内层金属化膜层间压强最大，外层金属化膜层间压强最小，由此可见，本发明能准确测量圆柱型金属化膜电容器的层间压强及其随层数的分布趋势。
本发明的一个实例为，圆柱体卷绕式电容器电容量为50μF，卷绕层数为1200，电容器直径为47mm，芯轴直径9mm，芯轴高度110mm，圆柱体电容器高度为105mm。
测试前，在电容器芯轴内侧沿卷绕方向放置应变片。
测量时，首先将静态程控应变仪5输出值调零，并将此作为无外加压强时的初始值，压强值为0；去掉100层薄膜后，记录静态程控应变仪5的输出应变值ε=0.0004即为被剥离的膜层所产生的应变，利用式P=Et·ε计算出压强值为1.2MPa；
依次类推，每剥离一定层数薄膜后，记录静态程控应变仪5的输出应变值，并计算出压强；直至芯轴薄膜层全部剥离，记录静态程控应变仪5的输出应变值为0.0081，并计算出压强为24.35MPa。根据不同层数处的压强值得出金属化膜层间压强随层数的变化曲线如图4所示。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种金属化膜电容器层间测量方法，是应用在一种金属化膜电容器层间测量装置中，所述测量装置包括金属化膜电容器、对比芯轴、四个应变片和静态程控应变仪，且所述测量方法包括以下步骤：
(1)将一个应变片作为测试应变片粘贴在电容器的芯轴上，将两张金属化膜围绕芯轴卷绕形成电容器，将另一个应变片作为补偿应变片粘贴在另外一个芯轴表面上，用于测试应变片的温度补偿和形变补偿，并将另外两个应变片设置在静态程控应变仪中；
(2)将粘贴在电容器芯轴上的测试应变片与贴在另一个芯轴的补偿应变片连接至静态程控应变仪上，从而与另外两个应变片一起构成1/4电桥；
(3)将静态程控应变仪的输出调零，并将其作为微应变的初始值；
(4)将一定层数的薄膜层从金属化膜电容器剥离，并记录静态程控应变仪5的输出值作为当前的微应变ε1；
(5)重复以上步骤(4)，直到所有薄膜层均从金属化膜电容器剥离完毕为止，并记录下每一次剥离过程中静态程控应变仪5的输出值ε2，ε3，…，εi，其中i为剥离的总次数；
(6)根据获得的不同微应变ε1，ε2，…εi计算金属化膜层对芯轴的压强Pi＝E·εi，其中E为芯轴的弹性模量。
2.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，卷绕的层数由金属化膜电容器的电容量决定，且为500至2000层。
3.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，剥离的层数是根据测量的需求来确定，且为10至100层。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，每次剥离过程中剥离的层数相同，或每次均不同。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310399244.7A CN103487177B (zh) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | 一种金属化膜电容器层间压强测量方法和装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201310399244.7A CN103487177B (zh) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | 一种金属化膜电容器层间压强测量方法和装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN103487177A CN103487177A (zh) | 2014-01-01 |
| CN103487177B true CN103487177B (zh) | 2015-07-08 |
Family
ID=49827578
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201310399244.7A Active CN103487177B (zh) | 2013-09-05 | 2013-09-05 | 一种金属化膜电容器层间压强测量方法和装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN103487177B (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104600388B (zh) * | 2015-01-20 | 2018-10-12 | 四川大学 | 一种在线监控电池和电容器安全性能的方法 |
| CN105137304B (zh) * | 2015-09-15 | 2018-01-26 | 国家电网公司 | 确定金属化膜电容器整机压力保护装置动作阈值的方法 |
| CN106896188A (zh) * | 2017-01-25 | 2017-06-27 | 上海市特种设备监督检验技术研究院 | 一种纤维增强塑料压力容器现场应变测试方法 |
| CN107727296A (zh) * | 2017-05-10 | 2018-02-23 | 东莞市创明电池技术有限公司 | 圆柱电池卷芯内部受力的测试方法 |
| CN110346073B (zh) * | 2019-07-08 | 2021-03-16 | 西安西电电气研究院有限责任公司 | 基于金属化膜电容器的层间压强测量装置及方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2059267U (zh) * | 1989-10-13 | 1990-07-11 | 四川省自贡市无线电二厂 | 小型精密金属化聚丙烯电容器 |
| CN201256079Y (zh) * | 2008-09-05 | 2009-06-10 | 四川中星电子有限责任公司 | 小型高压金属化薄膜电容器 |
| CN102226682A (zh) * | 2011-03-29 | 2011-10-26 | 中国科学院电工研究所 | 一种用于聚变超导磁体的应变测量装置 |
| CN102435852A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-05-02 | 华中科技大学 | 一种高场强下金属化膜电容器绝缘电阻测量方法及装置 |
| CN202502906U (zh) * | 2012-04-25 | 2012-10-24 | 上虞华创电气技术有限公司 | 高压电能表用金属化膜电容器 |
-
2013
- 2013-09-05 CN CN201310399244.7A patent/CN103487177B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN2059267U (zh) * | 1989-10-13 | 1990-07-11 | 四川省自贡市无线电二厂 | 小型精密金属化聚丙烯电容器 |
| CN201256079Y (zh) * | 2008-09-05 | 2009-06-10 | 四川中星电子有限责任公司 | 小型高压金属化薄膜电容器 |
| CN102226682A (zh) * | 2011-03-29 | 2011-10-26 | 中国科学院电工研究所 | 一种用于聚变超导磁体的应变测量装置 |
| CN102435852A (zh) * | 2011-09-30 | 2012-05-02 | 华中科技大学 | 一种高场强下金属化膜电容器绝缘电阻测量方法及装置 |
| CN202502906U (zh) * | 2012-04-25 | 2012-10-24 | 上虞华创电气技术有限公司 | 高压电能表用金属化膜电容器 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T2693-2001 电子设备用固定电容器 第1部分.《GB/T2693-2001 电子设备用固定电容器 第1部分:总规范》.2002,总规范第120-122页正文第4.5节. * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN103487177A (zh) | 2014-01-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103487177B (zh) | 一种金属化膜电容器层间压强测量方法和装置 | |
| US2899635A (en) | Electric battery with charge testing means | |
| CN102435852B (zh) | 一种高场强下金属化膜电容器绝缘电阻测量方法及装置 | |
| CN106990342A (zh) | 一种油纸电容式套管介电响应特性测试的方法 | |
| CN101419253A (zh) | 一种特高压输电线路正序、零序参数测量方法及系统 | |
| CN111649869B (zh) | 基于应变、温度传感器的非接触压力测量方法及系统 | |
| CN104089737A (zh) | 一种高灵敏度叠层式挠曲电压力传感器 | |
| JP6336720B2 (ja) | ブレーキロッド用巻き付け式歪みゲージ | |
| KR20160086847A (ko) | 삼상 교류 전류 시스템용 커패시터 부싱을 모니터링하는 방법 및 장치 | |
| CN110346073B (zh) | 基于金属化膜电容器的层间压强测量装置及方法 | |
| CN110044400B (zh) | 一种分布式光纤在变压器连续式绕组上的布线方法 | |
| CN100538374C (zh) | 一种测定样品介电特性的装置及其测定方法和应用 | |
| CN101315399B (zh) | 电容式厚绝缘产品干燥处理过程的介质损耗性能监控方法 | |
| Žlebič et al. | Comparison of resistive and capacitive strain gauge sensors printed on polyimide substrate using ink-jet printing technology | |
| CN114777949A (zh) | 光纤光栅传感器、碳纤维复合导线及制作方法 | |
| CN113064013A (zh) | 一种避雷器状态监测方法、装置及系统 | |
| CN108759749A (zh) | 利用应变片检测活塞位移的方法 | |
| US10629929B2 (en) | Test cell of an apparatus for characterising a cell of a fuel cell and method for producing such a test cell | |
| CN212675922U (zh) | 测试结构 | |
| CN102997837B (zh) | 电容式超大应变传感器 | |
| US20080223128A1 (en) | Capacitive Gauge Comprising Interdigital Electrodes On An Insulating Substrate | |
| Benson et al. | Improved capacitive stress transducers for high-field superconducting magnets | |
| CN102156222A (zh) | 一种材料在高应变率状态下的力阻效应测量方法 | |
| JP2002151366A (ja) | 電気二重層キャパシタの検査方法 | |
| CN105957669B (zh) | 修整金属膜或金属箔电位器线性精度的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |