CN113376465B - 一种测试金属化膜电容器元件载流性能的电路及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测试金属化膜电容器元件载流性能的电路及测试方法,所述电路包括串、并两种线路联接方式。这种电路结构简单、易于调试、试验器材与其他试验互补性强,额外投资少,成本低、实用性好。这种方法能够准确地获取金属化膜电容器元件有功损耗及喷金层与金属化膜间接触电阻的发热的温度数据,为进一步研究金属化膜电容器的电气性能创造条件。

Description

一种测试金属化膜电容器元件载流性能的电路及测试方法
技术领域
本发明涉及金属化膜电容器试验技术,具体是一种测试金属化膜电容器元件通流性能的电路及测试方法。
背景技术
在金属化膜电容器生产制造过程中,由于受金属化膜镀层厚薄(用方阻表示Ω/□)及喷金等工艺变化的影响,元件的有功损耗及内部通电导体的约定发热载流量值也随之变化,即金属化膜方阻的高低及喷金层与金属化膜的电气连接处会因为施加电流后产生温度的变化,在金属化膜电容器设计时元件电流密度的选择一般是根据经验值估算,一个元件有功损耗及喷金层与金属化膜间接触电阻的发热情况究竟如何,一般通过元件的过电流试验来验证,常见的有两种,一是以提高电源电压(工频叠加谐波)来满足电流试验条件的要求来验证,二是通过充电、放电的方式以瞬时放电的能量冲击来考核元件对电流的耐受能力,前者可能会由于提高工作场强致使金属化膜绝缘击穿自愈时产生的热量与电流通过元件时产生的热量的混和叠加;后者通过充电、放电的方式以瞬时放电的能量冲击仅是间接地对元件内导体的瞬时通流能力进行验证。为了能更准确地反验证元件的通流能力,需要设计一种避免工作场强因素影响的试验方法对其进行测试对比。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足,而提供一种测试金属化膜电容器元件载流性能的电路及测试方法。这种电路结构简单、易于调试、试验器材与其他试验互补性强,额外投资少,成本低、实用性好。这种方法能够准确地获取金属化膜电容器元件有功损耗及喷金层与金属化膜间接触电阻的发热的温度数据,为进一步研究金属化膜电容器的电气性能创造条件。
实现本发明目的的技术方案是:
一种测试金属化膜电容器元件通流性能的电路,包括通过空气开关QF与外部220V连接的数字中频电源单元和与数字中频电源单元通过主控开关KM连接的由试品电容器C、调谐电感L1及阻尼电阻R3组成的并联谐振电路,数字中频电源单元的U+输出端经主控开关KM连接两条支路,一路为电容支路即电容器元件C与电流互感器CT2串联,另一路为电感支路即阻尼电阻R3与调谐电感L1串联,两支路并联后通过电流互感器CT1连接数字中频电源单元的U-输出端,其中,试品电容器元件C即金属化膜电容器元件串接电容器支路电流互感器CT2,调谐电感L1串接阻尼电阻R3后与试品电容器元件C的一端并联,试品电容器元件C的另一端通过主控开关KM与数字中频电源单元的输出端连接,用于测量电压的分压电阻R1、R2串接后与试品电容器元件C并联,数字示波器的3个输入端作为3路采样信号的输入端,第一个输入端通过电流互感器CT1与数字中频电源单元连接、第二个输入端连接电容器支路电流互感器CT2,第三个输入端连接在分压电阻R1、R2之间,温度测试仪的3路热电偶探头分别紧贴试品电容器元件C的两极及元件外包层的表面,用来记录温度数据,监测试品电容器元件通流时各点的温度值,数字示波器的3通道采样信号分别为电流互感器CT1取样的总电流信号、通过电阻R1、R2分压比取样的电源电压信号和电流互感器CT2取样的电容支路电流信号。
一种测试金属化膜电容器元件通流性能的电路,包括通过空气开关QF与外部220V连接的数字中频电源单元和与数字中频电源单元通过主控开关KM连接的由试品电容器C、调谐电感L1及阻尼电阻R5组成的串联谐振电路,数字中频电源单元的U+输出端经主控开关KM连接到调谐电感L1,L1另一端连接阻尼电阻R5,阻尼电阻R5另一端连接试品电容器元件C,试品电容器元件C的另一端通过电流互感器CT1连接数字中频电源单元的U-输出端,其中,用于测量电压的分压电阻R1、R2串接后接在数字中频电源单元的连个输出端之间,数字示波器的3个输入端作为3路采样信号的输入端,第一个输入端通过电流互感器CT1与数字中频电源单元连接,第二个输入端连接在分压电阻R1、R2之间,第三个输入端连接并联后的电阻R3、电阻R4,电阻R4另一端接地、电阻R3另一端接在阻尼电阻R5与试品电容器元件C之间,数字示波器的3通道采样信号分别为电流互感器CT1取样的总电流信号、通过电阻R1、R2分压比取样的电源电压信号和通过电阻R3、R4取样的电容两端的电压信号,温度测试仪的3路热电偶探头分别紧贴试品电容器元件C的两极及元件外包层的表面,监测试品电容器元件通流时各点的温度值。
上述两种电路中的温度测试仪为多路温度测试仪。
上述电路工作原理是:需根据试品电容器元件C的规格型号利用数字中频电源单元提供数倍于试品电容器元件C额定频率的正弦交流电压加载到由试品电容器元件C组成的谐振电路中,流过试品电容器元件C的电流因为容抗降低而增大,这时数字中频电源单元只需供给低的电压幅值即可获得大幅值的电流,在持续电流的作用下,试品电容器元件C内的导电材料会产生温升,通过测量电流、温度的变化,可以掌握试品电容器元件C在允许温升下的电流值。
电压、电流的测量采用宽频带的测量仪器仪表。
一种测试金属化膜电容器元件通流性能的测试方法,包括上述的测试金属化膜电容器元件载流性能的电路,所述方法包括:
1)测试时要求环境温度保持稳定,变化范围不超过±1℃;
2)为了使流过电流互感器CT1回路总电流最小,依据试品电容器元件C的电容值和电源频率f用公式: 估算调谐电感L的数值并接入电路;
3)校准校验测量的仪器仪表,确保计量准确无误;
4)通电调试试验线路,接通中频电源,合上主控开关KM,从0伏开始调节电源输出电压,观察试品电容器元件C支路CT2电流值,直到符合试品电容器元件C设计的电流值,记录电压、电流、初始温度值;
5)持续加电运行,保持电压电流稳定,待温度稳定后记录温升数值;
6)测试结束。
本技术方案采用提高电源频率降低工作场强可避免金属化膜绝缘击穿自愈时产生的热量与电流通过器件时热量的叠加,有利于掌握元件纯通流状态时发热相关数据;由于降低试验工作电压,对试验器材的绝缘要求降低,有利于测量仪器设备和人员操作的安全,从而降低试验成本;由于降低试验工作电压,对电源容量的占比减小,节省有限的电力资源开销。
这种电路结构简单、易于调试、试验器材与其他试验项目互补性强,额外投资少,成本低、实用性好。这种方法能够准确地获取金属化膜电容器元件有功损耗及喷金层与金属化膜间接触电阻的发热的温度数据,为进一步研究金属化膜电容器的电气性能创造条件。
附图说明
图1为实施例中并联谐振电路原理示意图;
图2为实施例中串联谐振电路原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的阐述,但不是对本发明的限定。
实施例:
一种测试金属化膜电容器元件通流性能的电路,包括通过空气开关QF与外部220V连接的数字中频电源单元和与数字中频电源单元通过主控开关KM连接的由试品电容器C、调谐电感L1及阻尼电阻R3组成的并联谐振电路,如图1所示,数字中频电源单元的U+输出端经主控开关KM连接两条支路,一路为电容支路即电容器元件C与电流互感器CT2串联,另一路为电感支路即阻尼电阻R3与调谐电感L1串联,两支路并联后通过电流互感器CT1连接数字中频电源单元的U-输出端,其中,试品电容器元件C即金属化膜电容器元件串接电容器支路电流互感器CT2,调谐电感L1串接阻尼电阻R3后与试品电容器元件C的一端并联,试品电容器元件C的另一端通过主控开关KM与数字中频电源单元的输出端连接,用于测量电压的分压电阻R1、R2串接后与试品电容器元件C并联,数字示波器的3个输入端作为3路采样信号的输入端,第一个输入端通过电流互感器CT1与数字中频电源单元连接、第二个输入端连接电容器支路电流互感器CT2,第三个输入端连接在分压电阻R1、R2之间,温度测试仪的3路热电偶探头分别紧贴试品电容器元件C的两极及元件外包层的表面,用来记录温度数据,监测试品电容器元件通流时各点的温度值,数字示波器的3通道采样信号分别为电流互感器CT1取样的总电流信号、通过电阻R1、R2分压比取样的电源电压信号和电流互感器CT2取样的电容支路电流信号。
一种测试金属化膜电容器元件通流性能的电路, 包括通过空气开关QF与外部220V连接的数字中频电源单元和与数字中频电源单元通过主控开关KM连接的由试品电容器C、调谐电感L1及阻尼电阻R5组成的串联谐振电路,如图2所示,数字中频电源单元的U+输出端经主控开关KM连接到调谐电感L1,L1另一端连接阻尼电阻R5,阻尼电阻R5另一端连接试品电容器元件C,试品电容器元件C的另一端通过电流互感器CT1连接数字中频电源单元的U-输出端,其中,用于测量电压的分压电阻R1、R2串接后接在数字中频电源单元的连个输出端之间,数字示波器的3个输入端作为3路采样信号的输入端,第一个输入端通过电流互感器CT1与数字中频电源单元连接,第二个输入端连接在分压电阻R1、R2之间,第三个输入端连接并联后的电阻R3、电阻R4,电阻R4另一端接地、电阻R3另一端接在阻尼电阻R5与试品电容器元件C之间,数字示波器的3通道采样信号分别为电流互感器CT1取样的总电流信号、通过电阻R1、R2分压比取样的电源电压信号和通过电阻R3、R4取样的电容两端的电压信号,温度测试仪的3路热电偶探头分别紧贴试品电容器元件C的两极及元件外包层的表面,监测试品电容器元件通流时各点的温度值。
上述两种电路中的温度测试仪为多路温度测试仪。
上述电路工作原理是:需根据试品电容器元件C的规格型号利用数字中频电源单元提供数倍于试品电容器元件C额定频率的正弦交流电压加载到由试品电容器元件C组成的谐振电路中,流过试品电容器元件C的电流因为容抗降低而增大,这时数字中频电源单元只需供给低的电压幅值即可获得大幅值的电流,在持续电流的作用下,试品电容器元件C内的导电材料会产生温升,通过测量电流、温度的变化,可以掌握试品电容器元件C在允许温升下的电流值。
电压、电流的测量采用宽频带的测量仪器仪表。
一种测试金属化膜电容器元件通流性能的测试方法,包括上述的测试金属化膜电容器元件载流性能的电路,本例以第一种并联谐振电路为例,如图1所示,所述方法包括:
1)测试时要求环境温度保持稳定,变化范围不超过±1℃;
2)为了使流过电流互感器CT1回路总电流最小,依据试品电容器元件C的电容值和电源频率f用公式: 估算调谐电感L的数值并接入电路;
3)校准校验测量的仪器仪表,确保计量准确无误;
4)通电调试试验线路,接通中频电源,合上主控开关KM,从0伏开始调节电源输出电压,观察试品电容器元件C支路CT2电流值,直到符合试品电容器元件C设计的电流值,记录电压、电流、初始温度值;
5)持续加电运行,保持电压电流稳定,待温度稳定后记录温升数值;
6)测试结束。

Claims (4)

1.一种测试金属化膜电容器元件通流性能的电路,其特征在于,包括通过空气开关QF与外部220V连接的数字中频电源单元和与数字中频电源单元通过主控开关KM连接的由试品电容器C、调谐电感L1及阻尼电阻R3组成的并联谐振电路,数字中频电源单元的U+输出端经主控开关KM连接两条支路,一路为电容支路即电容器元件C与电流互感器CT2串联,另一路为电感支路即阻尼电阻R3与调谐电感L1串联,两支路并联后通过电流互感器CT1连接数字中频电源单元的U-输出端,其中,试品电容器元件C即金属化膜电容器元件串接电容器支路电流互感器CT2,调谐电感L1串接阻尼电阻R3后与试品电容器元件C的一端并联,试品电容器元件C的另一端通过主控开关KM与数字中频电源单元的输出端连接,用于测量电压的分压电阻R1、R2串接后与试品电容器元件C并联,数字示波器的3个输入端作为3路采样信号的输入端,第一个输入端通过电流互感器CT1与数字中频电源单元连接、第二个输入端连接电容器支路电流互感器CT2,第三个输入端连接在分压电阻R1、R2之间,温度测试仪的3路热电偶探头分别紧贴试品电容器元件C的两极及元件外包层的表面,数字示波器的3通道采样信号分别为电流互感器CT1取样的总电流信号、通过电阻R1、R2分压比取样的电源电压信号和电流互感器CT2取样的电容支路电流信号。
2.一种测试金属化膜电容器元件通流性能的电路,其特征在于,包括通过空气开关QF与外部220V连接的数字中频电源单元和与数字中频电源单元通过主控开关KM连接的由试品电容器C、调谐电感L1及阻尼电阻R5组成的串联谐振电路,数字中频电源单元的U+输出端经主控开关KM连接到调谐电感L1,L1另一端连接阻尼电阻R5,阻尼电阻R5另一端连接试品电容器元件C,试品电容器元件C的另一端通过电流互感器CT1连接数字中频电源单元的U-输出端,其中,用于测量电压的分压电阻R1、R2串接后接在数字中频电源单元的连个输出端之间,数字示波器的3个输入端作为3路采样信号的输入端,第一个输入端通过电流互感器CT1与数字中频电源单元连接,第二个输入端连接在分压电阻R1、R2之间,第三个输入端连接并联后的电阻R3、电阻R4,电阻R4另一端接地、电阻R3另一端接在阻尼电阻R5与试品电容器元件C之间,数字示波器的3通道采样信号分别为电流互感器CT1取样的总电流信号、通过电阻R1、R2分压比取样的电源电压信号和通过电阻R3、R4取样的电容两端的电压信号,温度测试仪的3路热电偶探头分别紧贴试品电容器元件C的两极及元件外包层的表面,监测试品电容器元件通流时各点的温度值。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的测试金属化膜电容器元件通流性能的电路,其特征在于,所述温度测试仪为多路温度测试仪。
4.一种测试金属化膜电容器元件通流性能的测试方法,其特征在于,包括权利要求1、2、3任意一项所述的测试金属化膜电容器元件通流性能的电路,所述方法包括:
1)测试时要求环境温度保持稳定,变化范围不超过±1℃;
2)使流过电流互感器CT1回路总电流最小,依据试品电容器元件C的电容值和电源频率f用公式:估算调谐电感L的数值并接入电路;
3)校准校验测量的仪器仪表,确保计量准确无误;
4)通电调试试验线路,接通中频电源,合上主控开关KM,从0伏开始调节电源输出电压,观察试品电容器元件C支路CT2电流值,直到符合试品电容器元件C设计的电流值,记录电压、电流、初始温度值;
5)持续加电运行,保持电压电流稳定,待温度稳定后记录温升数值;
6)测试结束。
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