CN107478940A - 一种电容器端部接触状态的检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电容器端部接触状态的检测方法，包括：判断待测金属化膜电容器等效串联电阻ESR是否大于阈值，若是则电容器端部接触状态较差，若否则电容器端部接触状态良好；电容器等效串联电阻ESR参数为100Hz下测得的金属化膜电容器等效串联电阻，阈值为100Hz下金属化膜电容器等效串联电阻理论计算值。本发明通过电容器100Hz下等效串联电阻ESR参数来进行端部接触状态的检测，不仅避免了电容器由于端部接触状态较差在脉冲电流下的温升以及电动力作用下发生的失效，也可以避免对放电效率以及放电波形的严重影响；且能便捷地检测出电容器端部接触状态，能够方便地从一批次的电容器中剔除端部接触状态较差的电容器，挑选出端部接触状态良好的电容器。

Description

一种电容器端部接触状态的检测方法
技术领域
本发明属于电气设备技术检测领域，更具体地，涉及一种电容器端部接触状态的检测方法。
背景技术
喷金层与金属化膜电极的接触松动或脱离是造成电容器失效的主要原因之一。电容器在交流稳态下工作时，喷金层脱落的现象很少发生，而当电容器工作在高场强的脉冲状态时，在高峰值脉冲电流的作用下，喷金层脱落的现象时有发生。研究表明，金属化膜电容器的脉冲电流承受能力取决于电容器的端部接触状态，在脉冲电流流过时，产生的电应力和机械应力导致了金属化膜电容器的端部接触状态的老化。实际电容器结构中膜厚为3～10μm，喷金颗粒直径为20～50μm，金属电极厚度为nm级，留边为mm级。由于喷金颗粒尺寸较膜厚相对较大，因此喷金与薄膜蒸镀金属电极并非完全的接触。端部喷金结构是造成金属化膜电容器在脉冲功率领域的应用受到限制的主要原因。因此对于如何从一批金属化膜电容器中挑选出电流承受能力较强的电容器，具有重要意义。
发明内容
本发明提出了一种检测方法，其目的在于，通过金属化膜电容器100Hz下的等效串联电阻参数ESR对端部接触状态进行检测，从而使检测可靠有效。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提出了一种电容器端部接触状态检测方法，判断电容器的等效串联电阻测量值ESR是否大于阈值，若是，则端部接触状态较差，若否，则端部接触状态良好。
本发明通过金属化膜电容器100Hz下等效串联电阻ESR参数来进行电容器端部接触状态的检测，不仅避免了金属化膜电容器由于端部接触状态较差，在脉冲电流下的温升以及电动力作用下发生的失效，也可以避免对放电效率以及放电波形的严重影响；并且能便捷地检测出电容器端部接触状态，从而能够方便地从一批次的金属化膜电容器中剔除端部接触状态较差的电容器，挑选出端部接触状态良好的电容器。
优选地，使用电桥测量金属化膜电容器100Hz下等效串联电阻ESRmeasure。
优选地，所述电容器的等效串联电阻ESR阈值，为一批次金属化膜电容器100Hz条件下等效串联电阻的理论计算值ESRtheory。
进一步优选地，金属化膜电容器100Hz条件下等效串联电阻的理论计算值ESRtheory根据该批金属化膜电容器的介质损耗因数DF，电容量C，金属电极宽度be，电极厚度d，电极参数k，卷绕长度L求得，在正常情况下，100Hz下的接触电阻Rj为5～30mΩ，因此取
所述金属化膜电容器的100Hz下的等效串联电阻测量值ESRmeasure和等效串联电阻阈值ESRtheory；判断所测100Hz下的等效串联电阻测量值ESRmeasure是否大于等效串联电阻阈值ESRtheory，是则判定电容器端部接触状态较差，否则判定电容器端部接触状态良好。
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，通过100Hz下的等效串联电阻ESR参数来进行电容器端部接触状态的检测，具有以下优点：
(1)通过检测电容器100Hz下的等效串联电阻ESR参数，而不是通过对电容器进行脉冲充放电试验进行端部接触状态的检测，避免了金属化膜电容器在脉冲充放电试验中的消耗，判定方法简单易行；
(2)选择100Hz频率下的等效串联电阻ESR进行检测，能够有效地反应端部接触性能，检测效果较好；
(3)以同一批次电容器的100Hz频率下的等效串联电阻的理论计算值ESRtheory作为检测阈值，将某一电容器的实际测量值ESRmeasure和该批次电容器的等效串联电阻的理论计算值ESRtheory进行比较，计算简单，比较方法可行性较高，操作简单方便，可靠地区别了金属化膜电容器的不同接触状态。
附图说明
图1是本发明金属化膜电容器截面示意图。
图2是本发明金属化膜电容器端部接触电气模型。
图3是本发明电容器端部接触状态检测方法的流程图。
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。
本发明提供的金属化膜电容器一般由两张单面金属化膜重叠后绕芯轴卷绕而成，卷绕后在两端喷金作为电极引出。金属化膜电容器的截面示意图如图1所示，图中金属电极宽度为be，留边宽度为b，卷绕长度为L。
金属化膜电容器的端部接触电气模型如图2所示，图中Rj为喷金层与电极的接触电阻及引线电阻；RS为电极电阻；Rd为介质损耗引起的电阻；C0为介质电容；Ls为连线、电极和喷金层引起的电感。由图2可以得出金属化膜电容器的等效串联电阻ESR＝RS+Rd+Rj。
本发明公开了一种电容器端部接触状态检测方法，如图3所示，包括判断所测100Hz下的等效串联电阻测量值ESRmeasure是否大于等效串联电阻阈值ESRtheory，是则判定电容器端部接触状态较差，否则判定电容器端部接触状态良好。其中，所述100Hz下的等效串联电阻测量值ESRmeasure使用电桥测量，所述效串联电阻阈值ESRtheory为一批次金属化膜电容器100Hz条件下等效串联电阻的理论计算值ESRtheory。
金属化膜电容器100Hz条件下等效串联电阻的理论计算值ESRtheory根据该批金属化膜电容器的介质损耗因数DF，电容量C，金属电极宽度be，电极厚度d，电极参数k，卷绕长度L求得。金属化膜电容器的电极电阻介质损耗引起的电阻在正常情况下，100Hz下的接触电阻Rj为5mΩ～30mΩ，因此
通过电桥获得金属化膜电容器的100Hz下的等效串联电阻ESRmeasure，具体操作为：将待测的金属化膜电容器的两个电极引线分别与电桥的两个电极连接，选定电桥的测试频率为100Hz，在1Vrms的交流电压下读取电容器的等效串联电阻ESRmeasure；判断所测100Hz下的等效串联电阻ESRmeasure是否大于等效串联电阻阈值ESRtheory，是则判定电容器端部接触状态较差，否则判定电容器端部接触状态良好，实现对电容器的端部接触状态的检测。
本发明实施例中所用的金属化膜电容器的型号为17μF，对该元件的等效串联电阻测量值ESRmeasure进行测量，并计算等效串联电阻阈值ESRtheory，具体步骤如下：
使用电桥获得17μF金属化膜电容器1#、2#、3#、4#、5#的100Hz下的等效串联电阻ESRmeasure分别为438.12mΩ、433.16mΩ、448.54mΩ、451.28mΩ、471.56mΩ。
根据金属化膜电容器的参数，计算等效串联电阻阈值ESRtheory为287.37mΩ。
对100Hz下的等效串联电阻ESRmeasure和等效串联电阻阈值ESRtheory进行比较，17μF金属化膜电容器1#、2#、3#、4#、5#的ESRmeasure都大于ESRtheory，因此17μF金属化膜电容器1#、2#、3#、4#、5#的接触性能较差。
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)

1.一种电容器端部接触状态的检测方法，其特征在于，包括：判断待测金属化膜电容器的等效串联电阻测量值是否大于电阻阈值，若是，则所述电容器端部接触状态较差，若否，则所述电容器端部接触状态良好。
2.如权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述待测金属化膜电容器的等效串联电阻测量值为100Hz条件下使用电桥获得的。
3.如权利要求1或2所述的检测方法，其特征在于，所述电阻阈值为某一批次金属化膜电容器100Hz等效串联电阻理论计算值ESRtheory。
4.如权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述理论计算值
其中，DF为金属化膜电容器的介质损耗因数，C为电容量，be为金属电极宽度，d为电极厚度，k为电极参数，L为卷绕长度。
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