CN218866030U - 用于电容器的脉冲电流老炼装置 - Google Patents

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吴晓琴
何志
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Abstract

本申请实施例公开了一种用于电容器的脉冲电流老炼装置；包括：电源模块、变压模块、整流模块、滤波模块和电容器老炼模块，所述电容器老炼模块包括储能电容、放电电感器、被测电容、第一晶闸管大容量开关、第二晶闸管大容量开关；本申请实施例通过储能电容进行储能，第一晶闸管大容量开关导通，储能电容与被测电容导通，快速对被测电容进行充电，被测电容充电后，第一晶闸管大容量开关断开，第二晶闸管大容量开关闭合，通过放电电感对被测电容完成放电，通过脉冲电流老练，将使存在发热缺陷的元件提前恶化，使得过流差的芯子可以后续筛选出来，降低脉冲电流器的前期失效率，提高了脉冲电容器的优品率。

Description

用于电容器的脉冲电流老炼装置
技术领域
本申请实施例涉及电容器老练技术领域，尤其涉及一种用于电容器的脉冲电流老炼装置。
背景技术
在当今社会中，电容是电子设备中大量使用的电子元件之一，广泛应用于电路中的隔直通交，耦合，旁路，滤波，调谐回路，能量转换，控制等方面。电容产品也在随着科技的发展，尤其是电子信息技术的飞跃发展，出现了适用不同领域的不同类型电容产品，如：铝电解电容器、钽电解电容器、陶瓷电容器、金属化聚丙烯电容器等。
在现今电容器制造企业里采用的老练方法为：在加高温和高压的情况下，对电容器产品进行长时间充电；采用专用的大功率高频脉冲型老练仪器等。上述技术检测电容产品性能的方法过程繁琐，老练时间长，成本高，检测效率也较低。
实用新型内容
本申请实施例提供一种用于电容器的脉冲电流老炼装置，以解决现有的检测电容产品性能的技术过程繁琐，老练时间长，成本高，检测效率也较低的问题。
在第一方面，本申请实施例提供了一种用于电容器的脉冲电流老炼装置，包括：所述装置包括：电源模块、变压模块、整流模块、滤波模块和电容器老炼模块，所述电容器老炼模块包括储能电容、放电电感器、被测电容、第一晶闸管大容量开关、第二晶闸管大容量开关；
所述电源模块、所述变压模块、所述整流模块、所述滤波模块和所述电容器老炼模块依次连接；所述电源模块用于提供电源，所述变压模块用于降低电源的电压，所述整流模块和所述滤波模块用于将交流电转化为直流电；
所述储能电容的第一端连接所述第一晶闸管大容量开关的第一端和所述滤波模块，所述储能电容的第二端连接所述滤波模块、所述放电电感器的第一端、所述被测电容的第一端和接地端，所述放电电感器的第二端连接所述第二晶闸管大容量开关的第一端，所述第二晶闸管大容量开关的第二端连接所述第一晶闸管大容量开关的第二端和所述被测电容的第二端。
进一步的，所述电容器老炼模块还包括示波器和电压表，所述示波器用于测量所述被测电容的放电峰值电流和显示放电时间，所述电压表用于测量所述储能电容的电压。
进一步的，所述装置满足：
所述被测电容的充电时间常数为：τ＝RC；
其中，R为所述被测电容的充电限流电阻，C为所述储能电容的电容；
充电时间为：t1＝kτ；
其中，k为充电时间系数；
被测电容的放电峰值电流为：Ip＝U*(C/L)；
其中，U为所述被测电容的电压，L为所述放电电感器的电感；
通过所述示波器读取放电时间t2；
每一次开关转换时间为t3；
综合调校充放电频率为：fmax＝1/Tmax,Tmax＝t1+t2+t3。
进一步的，所述电源模块包括电源开关，所述电源开关的第一端连接火线，所述电源开关的第二端和零线分别连接所述变压模块。
进一步的，所述电源模块还包括熔断器，所述熔断器的第一端连接所述电源开关的第二端，所述熔断器的第二端连接所述变压模块。
进一步的，还包括调压器，所述调压器分别连接所述电源模块和所述变压模块。
进一步的，所述变压模块包括：变压器，所述变压器的初级线圈连接所述电源模块，所述变压器的次级线圈连接所述整流模块，所述初级线圈与所述次级线圈的匝数比为1:10。
进一步的，所述整流模块包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；所述第一二极管的正极连接所述第四二极管的负极和接地端，所述第一二极管的负极连接所述第二二极管的正极和所述次级线圈，所述第二二极管的负极连接所述第三二极管的正极和所述滤波模块，所述第三二极管的负极连接所述第四二极管的正极和所述次级线圈。
进一步的，所述滤波模块包括：第一电容，所述第一电容的第一端连接所述第一二极管的正极和所述第三二极管的正极，所述第一电容的第二端连接所述第二二极管的正极、所述第四二极管的正极和接地端。
进一步的，所述被测电容采用10μF-1kV电容器，所述储能电容采用100μF-1kV电容器。
本申请实施例通过电源模块、变压模块、整流模块和滤波模块的组合输出直流电到电容器老炼模块，从而储能电容进行储能，第一晶闸管大容量开关导通，储能电容与被测电容导通，快速对被测电容进行充电，被测电容充电后，第一晶闸管大容量开关断开，第二晶闸管大容量开关闭合，通过放电电感对被测电容完成放电，通过脉冲电流老练，将使存在发热缺陷的元件提前恶化，使得过流差的芯子可以后续筛选出来，降低脉冲电流器的前期失效率，提高了脉冲电容器的优品率。
附图说明
图1是本申请实施例提供的一种用于电容器的脉冲电流老炼装置的电路结构示意图。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本申请具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本申请，而非对本申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。
本申请提供的用于电容器的脉冲电流老炼装置通过电源模块、变压模块、整流模块和滤波模块的组合输出直流电到电容器老炼模块，从而储能电容进行储能，第一晶闸管大容量开关导通，储能电容与被测电容导通，快速对被测电容进行充电，被测电容充电后，第一晶闸管大容量开关断开，第二晶闸管大容量开关闭合，通过放电电感对被测电容完成放电，通过脉冲电流老练，将使存在发热缺陷的元件提前恶化，可以后续筛选出来，降低脉冲电流器的前期失效率，提高了脉冲电容器的优品率。目前，脉冲电容器采用金属化有机薄膜(绝缘薄膜上蒸镀金属层)卷制成圆柱体，两端喷金属锌，再引出电极封装而成(简称“芯子”)；芯子一般存在：镀膜后的方阻不均匀(如设置30Ω/口，薄弱处＞100Ω/口)、薄膜划伤、芯子端面喷金缺陷等问题；但是原有的赋能工艺，没有脉冲电流老炼，无法筛选出存在发热缺陷的元件的芯子。
基于此，提供本申请实施例的用于电容器的脉冲电流老炼装置，来避免现有的检测电容产品性能的技术过程繁琐，老练时间长，成本高，检测效率也较低的问题。
图1为本申请实施例提供的一种用于电容器的脉冲电流老炼装置的结构示意图。参考图1，该装置具体包括：电源模块、调压器K1、变压模块、整流模块、滤波模块和电容器老炼模块，电容器老炼模块包括储能电容C2、放电电感器L3、被测电容C3、第一晶闸管大容量开关T1、第二晶闸管大容量开关T2、示波器30和电压表10。
其中，电源模块、调压器K1、变压模块、整流模块、滤波模块和电容器老炼模块依次连接；电源模块用于提供电源，调压器K1用于调节电源模块的电压，变压模块用于降低电源的电压，整流模块和滤波模块用于将交流电转化为直流电。
可选的，储能电容C2的第一端连接第一晶闸管大容量开关T1的第一端和滤波模块，储能电容C2的第二端连接滤波模块、放电电感器L3的第一端、被测电容C3的第一端和接地端，放电电感器L3的第二端连接第二晶闸管大容量开关T2的第一端，第二晶闸管大容量开关T2的第二端连接第一晶闸管大容量开关T1的第二端和被测电容C3的第二端；示波器30用于测量被测电容C3的放电峰值电流和显示放电时间，电压表10用于测量储能电容C2的电压。
具体的，通过电源模块、调压器K1、变压模块、整流模块和滤波模块的组合输出直流电到电容器老炼模块，从而储能电容C2进行储能，第一晶闸管大容量开关T1导通，储能电容C2与被测电容C3导通，快速对被测电容C3进行充电，被测电容C3充电后，第一晶闸管大容量开关T1断开，第二晶闸管大容量开关T2闭合，通过放电电感对被测电容C3完成放电。
可以理解的是，本申请实施例提高电磁弹射类的脉冲电容器的优品率，电磁弹射类的脉冲电容器采用多个元件组合，对每一个元件进行本工艺处理后，使存在发热缺陷的元件提前恶化，进而通过后续的测量损耗角正切值剔除，提高了脉冲电容器的优品率。
可选的，本申请实施例的脉冲电流老炼装置满足：
被测电容C3的充电时间常数为：τ＝RC；
其中，R为被测电容C3的充电限流电阻，C为储能电容C2的电容；
充电时间为：t1＝kτ；
其中，k为充电时间系数，k一般取5-6；
被测电容C3的放电峰值电流为：Ip＝U*(C/L)；
其中，U为被测电容C3的电压，L为放电电感器L3的电感；
通过示波器30读取放电时间t2；
每一次开关转换时间为t3；
综合调校充放电频率为：fmax＝1/Tmax,Tmax＝t1+t2+t3。
示例性，被测电容C3采用10μF-1kV的电容器，储能电容C2采用100μF-1kV的充能电容器对被测电容C3充电，电源的功率10kW，被测电容C3的充电限流电阻为1Ω。
从而，被测电容C3的充电时间常数为：τ＝RC＝1Ω*10μF＝0.01ms；充电时间为t1＝6τ＝0.06ms，在约1毫秒内被充满电；被测电容C3短路放电中，含有微感1μH，则峰值电流Ip＝U*√(C/L)≈3kA；通过示波器30读出放电时间t2＜1ms；每一次开关转换时间为约20ms；综合调校充放电最高频率：fmax＝24Hz(f表示频率、T表示时间)，本申请实施例能够达到最高24Hz的充放电频率；一般薄膜电容器工厂需要200In(200倍额定电流)乘以200次的脉冲电流老炼，之前的充放电最快3Hz，如果200次，则需要70s，一个工位10s，则需要7个工位完成脉冲电流老炼工艺。因此，本申请实施例提高老练的速率和前期失效率。
可以理解的是，采用脉冲电流老炼工艺，阻值大的区域(过流差)，被多次脉冲老炼后，发热量会损伤甚至断开阻值大的区域(等效串联电阻变大)，在后续的电容器损耗正切值(DF值)测量时筛选出来。
在其中一些实施例中，电源模块包括电源开关T3和熔断器FU，变压器包括初级线圈L1和次级线圈L2，整流模块包括第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4，滤波模块包括第一电容C1。
具体的，调压器K1的线圈的第一端连接零线，电源开关T3的第一端连接火线，电源开关T3的第二端连接熔断器FU的第一端；熔断器FU的第二端连接调压器K1的线圈的第二端和变压器的初级线圈L1的第一端，调压器K1的电刷连接初级线圈L1的第二端，变压器的次级线圈L2的第一端连接第一二极管D1的负极和第二二极管D2的正极，次级线圈L2的第二端连接第三二极管D3的负极和第四二极管D4的正极，第一二极管D1的正极连接第四二极管D4的负极和接地端，第二二极管D2的负极连接第三二极管D3的正极、第一电容C1的第一端、电压表10的第一端、储能电容C2的第一端和第一晶闸管大容量开关T1的第一端；第一电容C1的第二端连接电压表10的第二端、储能电容C2的第二端、放电电感器L3的第一端、被测电容C3的第一端和接地端；放电电感器L3的第二端连接第二晶闸管大容量开关T2的第一端，第一晶闸管大容量开关T1的第二端连接第二晶闸管大容量开关T2的第二端、被测电容C3的第二端和高频电流互感器，高频电流互感器连接示波器30。
可选的，初级线圈L1与次级线圈L2的匝数比为1:10，实现降低电网电压，提供降压后的电压给电容器老炼模块。
可选的，第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3和第四二极管D4均采用硅整流二极管。
上述，本申请实施例通过脉冲电流老练，将使存在发热缺陷的元件提前恶化，使得过流差的芯子可以后续筛选出来，降低脉冲电流器的前期失效率，提高了脉冲电容器的优品率。
上述仅为本申请的较佳实施例及所运用的技术原理。本申请不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行的各种明显变化、重新调整及替代均不会脱离本申请的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本申请进行了较为详细的说明，但是本申请不仅仅限于以上实施例，在不脱离本申请构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本申请的范围由权利要求的范围决定。

Claims (10)

1.一种用于电容器的脉冲电流老炼装置，其特征在于，所述装置包括：电源模块、变压模块、整流模块、滤波模块和电容器老炼模块，所述电容器老炼模块包括储能电容、放电电感器、被测电容、第一晶闸管大容量开关、第二晶闸管大容量开关；
所述电源模块、所述变压模块、所述整流模块、所述滤波模块和所述电容器老炼模块依次连接；所述电源模块用于提供电源，所述变压模块用于降低电源的电压，所述整流模块和所述滤波模块用于将交流电转化为直流电；
所述储能电容的第一端连接所述第一晶闸管大容量开关的第一端和所述滤波模块，所述储能电容的第二端连接所述滤波模块、所述放电电感器的第一端、所述被测电容的第一端和接地端，所述放电电感器的第二端连接所述第二晶闸管大容量开关的第一端，所述第二晶闸管大容量开关的第二端连接所述第一晶闸管大容量开关的第二端和所述被测电容的第二端。
2.根据权利要求1所述的用于电容器的脉冲电流老炼装置，其特征在于，所述电容器老炼模块还包括示波器和电压表，所述示波器用于测量所述被测电容的放电峰值电流和显示放电时间，所述电压表用于测量所述储能电容的电压。
3.根据权利要求2所述的用于电容器的脉冲电流老炼装置，其特征在于，所述装置满足：
所述被测电容的充电时间常数为：τ＝RC；
其中，R为所述被测电容的充电限流电阻，C为所述储能电容的电容；
充电时间为：t1＝kτ；
其中，k为充电时间系数；
被测电容的放电峰值电流为：Ip＝U*(C/L)；
其中，U为所述被测电容的电压，L为所述放电电感器的电感；
通过所述示波器读取放电时间t2；
每一次开关转换时间为t3；
综合调校充放电频率为：fmax＝1/Tmax,Tmax＝t1+t2+t3。
4.根据权利要求1所述的用于电容器的脉冲电流老炼装置，其特征在于，所述电源模块包括电源开关，所述电源开关的第一端连接火线，所述电源开关的第二端和零线分别连接所述变压模块。
5.根据权利要求4所述的用于电容器的脉冲电流老炼装置，其特征在于，所述电源模块还包括熔断器，所述熔断器的第一端连接所述电源开关的第二端，所述熔断器的第二端连接所述变压模块。
6.根据权利要求1所述的用于电容器的脉冲电流老炼装置，其特征在于，还包括调压器，所述调压器分别连接所述电源模块和所述变压模块。
7.根据权利要求1所述的用于电容器的脉冲电流老炼装置，其特征在于，所述变压模块包括：变压器，所述变压器的初级线圈连接所述电源模块，所述变压器的次级线圈连接所述整流模块，所述初级线圈与所述次级线圈的匝数比为1:10。
8.根据权利要求7所述的用于电容器的脉冲电流老炼装置，其特征在于，所述整流模块包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；所述第一二极管的正极连接所述第四二极管的负极和接地端，所述第一二极管的负极连接所述第二二极管的正极和所述次级线圈，所述第二二极管的负极连接所述第三二极管的正极和所述滤波模块，所述第三二极管的负极连接所述第四二极管的正极和所述次级线圈。
9.根据权利要求8所述的用于电容器的脉冲电流老炼装置，其特征在于，所述滤波模块包括：第一电容，所述第一电容的第一端连接所述第一二极管的正极和所述第三二极管的正极，所述第一电容的第二端连接所述第二二极管的正极、所述第四二极管的正极和接地端。
10.根据权利要求1所述的用于电容器的脉冲电流老炼装置，其特征在于，所述被测电容采用10μF-1kV电容器，所述储能电容采用100μF-1kV电容器。
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