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1、电容器性能及其试验 目 录 一、电容器的分类 1、电容器按结构分类 2、电容器按用度分类 3、金属化电容器基本特点 二、电容器的一般性能 1、电容器的电容量 2、电容器的介电强度 3、电容器的绝缘性能 4、电容器的损耗 三、电容器参数的测量 1、电容量和损耗的测量 2、电容器耐电压的试验 3、电容器绝缘电阻的测量 四、电容器的使用寿命 1、电容器的等级标准 2、电容器的老化试验 3、电容器使用寿命估算 五、电容器的安全性及试验 1、电容器保护种类 2、电容器破坏试验 六、电容器的异响 1、异响产生原因 2、异响对电容器使用质量的影响 七、电容器的发展趋势 一、电容器的分类 1、按结构分类 1）
2、有机介质电容器：纸介质电容器 - 基本淘汰 纸金属化电容器- 基本淘汰 塑料薄膜电容器- 主要用于高压 薄膜金属化电容器-中低压的主流产品 2）无机介质电容器： 云母、陶瓷、玻璃铀等电容器-用于高频场合： 3）电解电容器：铝电解电容器- 低压，大容量 钽电解电容器- 小型化 4）空气介质电容器：标准电容器、调谐电容器 5）超级电容器：电化学电容器-低电压大容量 2、按用途分类 1）直流电容器-用于直流场合，分高、中、低压 2）交流电容器-用于交流场合，分高、中、低压 3）脉冲电容器-用于充放电场合 4）其他特殊用途的电容器等 3、金属化聚丙烯薄膜电容器基本特点 1）结构：用聚丙烯薄膜做介质，蒸
3、镀一层铝或铝+锌金属作电极 采用卷绕，喷金工艺做成电容器心子，然后进行封装。 2）特点：电性能优越：容量稳定，耐电压高（交流耐压2.15倍 ),具有自愈功能，绝缘好,漏电流小,损耗低,温度系数小,寿命长, 。 自愈特性：符号 SH（self healing) 良好的自愈与金属层的 厚度、自愈能量（电容 器容量、电压高低等） 等有关 二、电容器的一般性能参数 1、电容器的电容量 常用单位：法拉(F),微法(F) 1微法(F)=10-6法拉(F), 2、电容器的介电强度（耐电压） 常用单位：伏特,简称伏(V)，或千伏（kv) 交流(AC),直流(DC) 额定电压：可以长期工作的直流或交流电压 试验
4、电压：检验电容器击穿强度的电压 如：二极间试验电压2.15Un，2秒 ：极壳试验电压2000 V(AC) 1分钟 注意点：试验电压属于破坏性试验，过高的电压和过长的试验时间会 使产品受伤，要注意幅度和时间。 3、电容器的绝缘性能 常用单位：兆欧(M)=106 欧姆() 如：外壳与引出极之间的绝缘电阻3000 M 引出极之间的绝缘电阻3000 M F 注意点:引出极之间的绝缘电阻与电容器的容量有关 . 如1微法 3000 M , 10微法300 M 4、电容器的损耗 损耗或称损耗角正切值，符号：tg或TAN没有单位，数值越小 越好。 tg =有功功率 / 无功功率 电容器在外加电压作用下，单位时
5、间内因发热而消耗的能量，叫电容器的损耗。 电容器参数的形象比喻： 电容器能储存电荷 Q -水桶能储存水 电容器的容量C -水桶的底面积 电容器的电压 U -水桶的高度 电容器的绝缘电阻 R -水桶的漏缝 电容器的损耗角正切值 tg -水桶盛水后单位时间内的损失比 电容器的储存电荷量 Q=CU-水桶盛水多少 （底面积*高） 三、电容器参数的测量 1、电容量和损耗角正切值tg的测量： 标准规定：额定电压、额定频率下测量（如450V,50Hz) 仪器：一般电桥测试电压1伏以下，频率100Hz、1 000Hz、10KHz可选 专业西林电桥测试电压几百伏可调，频率50Hz 注意点：1）采用一般电桥测量对
6、容量影响不大，但tg值 1000Hz与50 Hz相差较大，用100Hz测量值与50Hz测量值比较接近。 2）所以制定验收标准时最好注明测试频率。 2、电容器耐电压的试验 A)极与极之间耐电压（T-T间）： 型式试验要求：2.15Un 10s; 出厂检验和用户验收： 2.15Un 2s 注意：1）交流高压试验设备的输出要求（极间耐压试验）： 设备交流电压 2.15Un 、 输出电流314C(法拉）2.15Un 如测试450V60F电容器： 试验设备输出电压968伏，电流 18.22 ， 输出功率 2.15Un 18.22 A 17.6kw 2）直流耐压试验（添代交流耐压试验， 但不完全等效） 直
7、流试验电压：1.41 2.15Un， 充电后持续时间：2s 3）注意操作安全，试验后要通过电阻放电； B)极与外壳之间耐电压（T-C间）： 交流电压，2Un+1000伏,但不低于2000伏，60s 。 注意：出厂试验可以缩短时间到2s， 一般需要增加电压，例如到3000伏 3、电容器绝缘电阻的测量 A) 极与极之间(T-T间)测量: 注意：1） 采用兆欧表测量，1分钟后的读数， 不能采用摇表测量； 2）以20环境温度为测试标准，超过时需要 修正，一般温度提高10度数值下降一半； 3）根据容量换算单位F, 或FM或(秒S)； 4）测试电 容器的表面应该干燥 5）大容量电容器一般可以采用自持放电来
8、测量； B)极与外壳之间（T-C间）测量：直接读数，比较简单 四、电容器的使用寿命 1、执行电容器的标准：GB3667-2005/IEC 60252-2001 预期寿命等级： A级30 000h、B级10 000h、 C级3 000h、D级1 000h 预期寿命：是指到达该时间后，失效率不大于3% 试验条件：1.25Un,最高工作温度，连续通电6000、2000、600和200小时 合格标准：容量变化小于3%等。 2、美国工业标准EIA-456标准： 试验条件：1.25Un,80度（高温电容器100度），连续通电时间2 000小时。 预期寿命为：前5 000小时后，失效率不大于0.5%， 60
9、 000后，存活率为96%； 3、电容器寿命的推算： 其中： L、V、T为寿命试验时的寿命、电压和温度，L。、V。、T。为使用的 寿命、电压和温度 寿命试验注意点： 1、温度均匀，建议电容器直立、分开放置，圆形相距直径距离，方形相距 短边2倍距离； 2、电压接近正弦波，避免谐波电流影响； 3、连接方式采用焊接，避免端子接触发热影响； 五、电容器的安全性及试验 1、引起电容器失效损坏的原因： A、材料耐电压不够或绝缘不良； B、工艺不良引起局部放电； C、水分引起的金属层氧化； D、使用条件影响早期失效； E、寿命终止前的失效。 2、电容器安全性问题： A)开裂、漏油 B)冒烟 C)爆炸,起火
10、1、电容器的安全保护种类： 保护方式：P0,P1,P2 P0：没有任何保护； P1：故障形式为开路或稳定短路； P2：故障形式为开路。 1）压力型：当电容器损坏时内部产生气体压力增加， 从而使经特殊加工的外壳凹部位拉伸（图1a） 或壳盖凸起（图1b）使内部引线拉断， 从而使电容器开路，停止能量进一步输入， 避免壳内气压和温度进一步提高，达到安全的目的。 设计有P1,P2型 缺点：是结构复杂，体积大，成本也高。 2）温度型：在电容器内部适当位置，植入串联温度熔断丝， 当电容器温度达到设定温度时，熔断丝烧掉，电容器开路。 缺点：内部温度不均匀，植入点不一定是温度最高点； 温度不会积累； 3）电流型
11、：在电容器内串联电流熔断丝，当电容电流达 到熔断电流值时熔断丝熔断，能防止进一步恶化。 缺点：金属化电容器一般性能恶化时电流是减少，无法 可靠保护 4）难燃型 适用干式电容器，采用难燃塑料（如UL94-V0级材料） 缺点：心子聚丙烯薄膜不阻燃，起火事故仍有发生 空调风机塑壳电容器起火原因简单判断： 电容起火引起内部空心化 外部起火引起电容器外部收缩，内部实心 5）采用混合型 如：压力型与电流型组合，如右图 缺点：成本较高、体积大、结构复杂 6）安全膜 1、干式安全膜电容器（环氧树脂灌封） 2、油式安全膜电容器（金属外壳绝缘油灌注） 安全膜种类有菱形、T形、三角形等 T形安全膜 v3、阻燃试验方
12、法： 耐燃性试验企业标准（摘录） v （宁波电容器总厂企标Q/ARS010-89） v1试验装置 v11不受通风影响的试验橱或实验室。 v12燃烧气体：石油液化气。 v13燃烧器：本生灯（管长100mm， v火焰喷口内经为9.5mm）。 v14脱脂药棉。 v15秒表或者其他的计时器。 v2试验方法 v21在不受通风影响的试验橱（室）内进行 v（室内设有抽风装置更好）。 v22离开试样点燃喷灯，调节气门和风门， v使之发出高约20 mm的蓝色火焰。 v23在喷灯下平铺一层干的脱脂药棉。 v24燃烧部位应是有塑料外壳和封装树脂的 v共有部位（电容器上角），燃烧时试样应距 v离喷灯管口正上方9.5m
13、m。见图14。 v25试验火焰施加在试样下端的中心处保持10秒， v而后把试验火焰撤到离试样150mm处，注意观察 v并记录燃烧的持续时间，当试样燃烧停止时立即在 v试样下再施加试验火焰，10秒后再次撤火，观察并记录燃烧的时间。 v3试验标准 v31施加任一种试验火焰后，任何一个试样火焰燃烧的时间不超过30秒。 v32一组6个试样施加12次火焰，火焰燃烧的总时间应不超过300秒。 v33任何一个试样不得使滴落的燃烧火星把试样下面的脱脂棉点燃。 v 注：达到上述标准相当于UL94中的V1级水平。 4、破坏试验方法： 参照国标GB/T3667-2005 1）施加直流电压（从零开始，最高10Un)击
14、穿处理-施加交流电压 (1.3Un) ，电容器开路结束； 2）如果未开路，继续进行直流击穿处理-施加交流电压，-直至开路 。 3）如果电容器出现短路，需要长时间观察，如果稳定短路，结束试验 。 如果结果是开路，也可能稳定短路，属于P1级 如果结果必定开路，属于P2级 试验后极壳（T-C间）应能承受0.8倍极壳件间试验电压 试验后内部液体可以湿润电容器外表面,但不能成滴下落 安全膜电容器的破坏试验办法IEC在标准制订中， 讨论稿中是采用交、直流电压同时施加的办法。 六、电容器的异响： 1、异响的种类： A)击穿自愈声-不连续的单声，随电压升高而增多 B)局部放电声-内部放电功率小，人耳难以听到，
15、需 要仪器测试 C)薄膜振动声-连续，随电压升高而加重 2、异响产生的原因： A)击穿自愈声-薄膜耐电压低、加工引起薄膜损伤 B)局部放电声-薄膜间存在空气，空气击穿就是局部 放电，局部放电会造成薄膜老化，击穿和金属层消失。 任何电容器都会产生，问题是要提高局放的起始电压和熄 灭电压，如果起始、熄灭电压高于运行电压，将不会有危害。 如果寿命试验后容量下降少，说明局部放电影响不大。 自愈点有明显的击穿孔点，局部放电没有明显的孔点。 C)薄膜振动声-在交流电场下薄膜作周期性振动发出的 声音，其声音大小处决于薄膜的粗化度、薄膜紧松和施加电 压的高低，以及生产工艺条件。目前电容器行业还不能完全 解决这一类的问题。 3、异响对质量的影响： A、B异响影响电容器的使用寿命， C交流声是机械振动，不影响电容器的使用寿命（影响使用 寿命是水分、电强、温度下的电化学反应，主要看交流声是 否影响了整机噪音指标 对于空调器电容器来说，室内机使用电容器的噪音应越 低越好； 另外，试验也表明，室外机的电容器噪音分贝值远低于压 机、风扇的声音的分贝值，而且二者不是叠加关系，所以一 般异响不会
