導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電解電容器，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：鋁電容；高比容；技術(shù)

隨著消費電子行業(yè)的興起，鋁電解電容器同樣得到了長足的發(fā)展，并逐漸呈現(xiàn)出節(jié)能、變頻、新能源等特點，這種迅猛的發(fā)展，對新材料的需求也愈加迫切。

現(xiàn)階段，電子產(chǎn)品呈現(xiàn)出輕薄化、小型化、組裝高密度化等特點，為適應(yīng)這種趨勢，鋁電解電容器必須盡量縮小體積、延長壽命、增加容積。為適應(yīng)電子整機(jī)不斷向小型化、高密度組裝化方向迅速發(fā)展，鋁電容必須進(jìn)一步縮小體積、提高比容、延長壽命、高頻低阻抗。本文將從鋁電容的陽極箔和工作電解液方面探討鋁電容的大電容實現(xiàn)方法。

一、陽極箔技術(shù)的研究

鋁電解電容器分為陰陽極鋁箔、浸以飽和電解質(zhì)糊體的紙張、鋁殼及膠蓋，若鋁電容的總?cè)萘繛?C，陽極的容量為 CA，負(fù)極的容量為Cc，則 1/C = 1/CA+ 1 / Cc。因為陽極鋁箔表面氧化膜的厚度大于陰極，所以陽極箔和電解質(zhì)糊體組成的電容CA遠(yuǎn)小于陰極箔和電解質(zhì)糊體構(gòu)成的電容Cc，所以，要想提高鋁電解電容器的電容量首先應(yīng)當(dāng)增大陽極箔的比表面積。

鋁電解電容器的容量：C = ε0εrS/d，由公式得知，要增大陽極箔的比表面積的方法有：（1）提高電介質(zhì)的相對介電常數(shù)；（2）擴(kuò)大陽極箔表面積；（3）將電介質(zhì)層的厚度d減小，而 d =KVf，K是單位陽極氧化電壓的氧化膜厚度，是材料自身的性質(zhì)，為常數(shù)。增大表面積主要靠電化學(xué)腐蝕擴(kuò)面，但因為這個過程存在諸多因素，受到物理極限的限制，所以倍率的增長速度緩慢。和常規(guī)鋁陽極氧化膜比較，陽極氧化膜中，用閥金屬氧化物形成的高階電相摻雜閥金屬的氧化膜，有可能會使鋁電容得到大幅度提升。目前多是采用 sol-gel 法對鐵電材料復(fù)合鋁電極箔進(jìn)行制備，用水解沉積法和電化學(xué)沉積法對閥金屬氧化物復(fù)合鋁電極箔進(jìn)行制備。

1、sol-gel法

Sol-gel法擁有以下優(yōu)勢：即可實現(xiàn)低溫處理、可以高效的為襯底材料提供薄膜特性、能夠?qū)哂休^大面積和復(fù)雜表面形貌的襯底材料進(jìn)行涂覆。

Wannabee 、西安交通大學(xué)徐友龍、杜顯鋒等、上海交通大學(xué)王銀華等都利用sol-gel法對復(fù)合材料的電容性進(jìn)行了實驗，這一系列的研究都實現(xiàn)了復(fù)合材料的高電容。

但是利用sol-gel法處理的鋁電極箔需要經(jīng)過長時間的干燥以除去表面的溶劑，并反復(fù)浸漬、干燥數(shù)周才能取得較好的效果，且由于部分有機(jī)體系與鋁基體表面存在浸潤性問題，故而無法對成膜的均勻性有保證。

2、水解沉積法

水解沉積法是利用焊有閥金屬的鹽溶液，高溫處理和水解沉積，將Al2O3和閥金屬氧化物進(jìn)行復(fù)合，陽極氧化后，在鋁電極箔表面生成高介電常數(shù)的復(fù)合氧化膜的技術(shù)。

由于水解沉積法的工藝實現(xiàn)方案與工業(yè)生產(chǎn)線兼容，所以極力推廣。

3、電化學(xué)沉積法

電沉積技術(shù)是在外加電壓下，利用電解質(zhì)中的陰離子在陰極可以還原為電子的原理，將原有電解質(zhì)中的離子還原為原子使之形成沉積層。這種工藝因為簡單、適合大規(guī)模生產(chǎn)、成本低、易于控制薄膜的厚度和結(jié)構(gòu)，所以與其他方法相比在薄膜制備領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展前途。

二、工作電解液的研究

工作電解液是電容的實際陰極，能夠?qū)︿X陽極氧化膜進(jìn)行修補，并提供氧離子，直接關(guān)系到產(chǎn)品質(zhì)量。要研究大容量超高壓鋁電容，電溶液的配置是最關(guān)鍵的技術(shù)，工作電解液的化學(xué)性質(zhì)應(yīng)當(dāng)穩(wěn)定，并且擁有較高的閃火電壓、較高的氧化效率，比較小的電阻率等性能。為防止對鋁箔和密封材料的腐蝕，應(yīng)當(dāng)保證pH 值接近中性。

鋁電容工作中的電解液，主要由溶劑、溶質(zhì)、添加劑共同組成，溶質(zhì)的主要功能是為電解液導(dǎo)電并在氧化過程中提供離子。溶劑在離子溶劑化的過程中起到重要作用，同時決定了電容器工作溫度的范圍及碘溶液的電導(dǎo)率，直接影響到閃火電壓。添加劑的作用是改善電解液的某些性能，雖然用量極少， 但對增強電容器電性能的影響卻極大。

在鋁電容中常用的電解液成分主要有以下幾種：

（1）溶劑：含氧弱酸、硼酸、五硼酸銨等無機(jī)鹽和有機(jī)酸。有機(jī)酸氧化能力比較強，但離解度較低，不容易和有機(jī)胺中和，電解液的含水量比較高，閃火電壓低。有機(jī)酸不含硼、介電性好，用量比較少，電離度高，其酸性較無機(jī)酸低，不容易氧化鋁氧化膜，但閃火電壓較低。

（2）溶質(zhì)：將硼酸改成五硼酸銨后，電解液中的含水量減少，閃火電壓得到提高。有機(jī)酸有很多，關(guān)于溶質(zhì)要根據(jù)具體的電壓來選擇。

（3）溶劑：堿，包括無機(jī)堿（氨水）和有機(jī)胺。和氨水比較，有機(jī)胺的含水量非常少，堿性明顯增強。

（4）溶質(zhì)：在實踐中，溶質(zhì)常常為有機(jī)胺，低壓電容器中用的胺分子較小，中高壓電容器中用的胺分子較大。

（5）普通鋁電容使用液體電解質(zhì)， 存在著液體電解質(zhì)的等效串聯(lián)電阻（ESR）大、難以適應(yīng)信息技術(shù)向高頻化發(fā)展趨勢、高頻下阻抗值大、性能受溫度的影響大、在高叵灤閱薌不穩(wěn)定、電阻率隨溫度的下降急劇上升，限制了電容器在極端溫度下的使用等缺點。以上缺點導(dǎo)致其性能與應(yīng)用范圍受到了限制。

利用導(dǎo)電聚合物作為實際陰極的固體鋁電容不僅克服了上述缺點，還效延長了電容的壽命提高了其性能。首先因為導(dǎo)電聚合物為固體，不必?fù)?dān)心會出現(xiàn)工作電解液泄露或干涸，提高了鋁電容的工作壽命；其次因為導(dǎo)電聚合物為電子型導(dǎo)體，其電導(dǎo)率遠(yuǎn)大于離子型導(dǎo)體工作電解液的電導(dǎo)率，因此可極大改善電容的阻抗頻率特性，使之具有高頻低阻抗的特點。

目前主要有聚吡咯型（PPY）、7，7，8，8--四氰基對苯二醌二甲烷（TCNQ） 復(fù)鹽型、導(dǎo)電聚苯胺型和聚（3，，4--次乙二氧基噻吩）型（PEDOT）這四類固體鋁電解電容器。前兩種已經(jīng)實現(xiàn)商品化，，后兩種還處于開發(fā)研究階段，而其中PEDOT最具發(fā)展?jié)摿Α?/p>

結(jié)束語：實踐中，鋁電解電容器技術(shù)得到了長足發(fā)展，尤其是片式化技術(shù)、高比熔電極箔及電解質(zhì)固體化技術(shù)，明顯推動了鋁電解電容器技術(shù)的發(fā)展。本文從電極箔和電解液方面分析了實現(xiàn)鋁電容大電容的相關(guān)技術(shù)上的可能，尋找大電容鋁電容的實現(xiàn)方法，期待與專業(yè)人士的共探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]任志東. 15年成就光榮與夢想――記“高可靠、超小型化鉭電解電容器用關(guān)鍵材料生產(chǎn)技術(shù)及應(yīng)用”項目[J]. 中國科技獎勵，2013，01：78.

篇2

【關(guān)鍵詞】鉭電解電容器；可靠性；自愈能力；介質(zhì)氧化膜；電容量；絕緣性能

0 引言

高頻低ESR片式有機(jī)固體鉭電解片式固體電解具有容量大，體積小，且具有自愈能力的特點，在電子設(shè)備中占有至關(guān)重要的地位，在電源濾波，交流旁路等用途上具有其他類型電容器無可比擬的優(yōu)勢。

1 高頻低ESR片式有機(jī)鉭電解電容器性能參數(shù)

1.1 電容量C

由兩塊相互貼近的金屬板且中間夾有電介質(zhì)構(gòu)成的最小元件單元就是最基本的電容器。其電容量可以用定用下式表示：

C=εSS/d

式中：εS是介質(zhì)層的介電常數(shù)，在鉭電解電容器中就是Ta5O2的介電常數(shù)；S是電極板的有效面積，在鉭電解電容器中是各微細(xì)鉭粉顆粒燒結(jié)后形成的多空燒結(jié)體的內(nèi)外部表面積之和；d是兩電極板間的距離，這里指的就是Ta5O2層的厚度。所以鉭電解電容器的電容量主要決定于電容器的結(jié)構(gòu)尺寸和Ta5O2層的介電常數(shù)，并且介電常數(shù)的穩(wěn)定性決定了鉭電容器的穩(wěn)定性。

由于這些數(shù)據(jù)測量在實際中不好操作，一般，人們采用下式表示容量：

C=Q/U

式中：Q（單位：庫侖C）表示兩電極板間帶有等量異號的電荷，U（單位：伏特V）表示電極板極間的電位差，電容器的電容量（單位：法拉F）就定義為兩者之比C。而現(xiàn)實中一般采用120Hz頻率測量容量，且容量一般是μF級。

1.2 損耗角正切tgδ

在電場的作用下鉭電解電容器除了能存儲電荷外，會在內(nèi)部產(chǎn)生一定的電流，且自身也有一定的ESR，所以一定會產(chǎn)生熱量。其中一部分發(fā)散在空氣中；另一部分則會使電容器發(fā)熱。而這些熱量是把電容器儲存或傳遞的一部分電能轉(zhuǎn)變而來的，理論是不允許的。

我們通常把損失的這一部分能量稱為有功功率P，而存儲或傳遞的能量稱為無功功率，顯然我們需要的是無功功率Q。同樣，我們將有功功率于無功功率之比稱為損耗角正切，簡稱損耗，如下式所示：

tgδ=P/Q

式中：tgδ為電容器的損耗角正切，%；P為鉭電容器的有功功率，W；Q為電容器的無功功率，W。

若鉭電容器傳遞能量的效率越差則%越大，而損失的能量P越大發(fā)熱越嚴(yán)重，顯然%是越小越好。說明，鉭電容器。接觸部分損耗、介質(zhì)部分損耗、金屬部分損耗三部分組成了鉭電解電容器的損耗。

鉭電容器的損耗除了與ESR、漏電流大小有關(guān)外，若處于在交變電場（電壓極低）作用下，還和與周期性的極化建立過程有關(guān)，所以鉭電解電容器的損耗角正切值可定義為：

tgδ=ωCR

式中：角頻率ω=2πf，f為電解電容器的工作頻率，Hz；C為鉭電解電容器有效電容量，法拉F；R為電解電容器的ESR，Ω，所以高頻下的降低損耗的主要方法就是降低ESR值?，F(xiàn)實中一般采用120Hz頻率進(jìn)行測量。

1.3 漏電流IC

對于鉭電解電容器，絕緣性能是其最主要的性能標(biāo)準(zhǔn)，一般，采用特定電壓特定時間下的漏電流I0來表示?？啥x為在兩電極板間加上規(guī)定的直流電壓，在規(guī)定時間后，流經(jīng)電容器的漏導(dǎo)電流。顯然漏電流越小越好，一是漏電流小，損耗減小，電容器效率提高；而是漏電流過大，電容器內(nèi)部發(fā)熱劇烈，可能破壞介質(zhì)層的絕緣性能，造成擊穿短路現(xiàn)象。雖然該漏電流沒有準(zhǔn)確的計算公式，但是根據(jù)行業(yè)內(nèi)部約定俗成認(rèn)定：漏電流I0不能超過下式所示：

I0≤KCU

式中：C為鉭電解電容器額定容量，法拉μF；U為測試電壓，V；K為漏電流常數(shù)，μA/μFV；I0為鉭電容允許最大漏電流，μA。

通常片式有機(jī)固體鉭電容器漏電流的測試電壓為其額定電壓的1.2倍，K的取值一般是0.1，但隨著技術(shù)的發(fā)展，K的取值不斷減小，KEMET已經(jīng)將K值減小到0.01。

1.4 等效串聯(lián)電阻ESR

鉭電解電容器在電路中所體現(xiàn)出來電阻值就是等效串聯(lián)電阻ESR值，它由電容器的結(jié)構(gòu)、各部分之間結(jié)合情況以及鉭電容器所用的材料決定。而片式有機(jī)鉭電解電容器是屬于燒結(jié)型電容器，所以它的ESR可以有三部分組成：（1）Rf：鉭氧化膜及其界面吸附分子的ESR；（2）分布參數(shù)電阻R0：鉭陽極體燒結(jié)體和鉭電容陰極的電阻；（3）Rex：各層材料的固有電阻加上外表面各層次間的的接解電阻。鉭電容器的等效串聯(lián)電阻R可用等下式表示：

R=Rf+R0+Rex

式中：Rf在形成工藝結(jié)束后基本是不變的，所以R0和Rex的存在是導(dǎo)致鉭電容器ESR在高頻時值比較大主要原因，因此降低ESR的主要方法就是減小R0和Rex之值。

降低Rex，主要就是要降低鉭電解電容器的陰極層的ESR，采用PEDOT層代替原來的二氧化錳層，可將ESR降低一個數(shù)量級。降低R0則是要降低鉭電容器的陽極燒結(jié)體內(nèi)氣孔的形狀、分布等參數(shù)電阻。

2 提高可靠性的措施

通過對片式有機(jī)鉭電解電容器的可靠性分析，主要從以下幾個方面對片式有機(jī)鉭電解電容器的可靠性進(jìn)行設(shè)計工作：

（1）選用雜質(zhì)含量低、電性能優(yōu)良的鉭粉設(shè)計電容器的陽極鉭芯子，在鉭粉中加入粘合劑、選用合適的壓制密度，有效解決了鉭芯子缺角、缺塊的問題。

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【關(guān)鍵詞】液晶電視；電解電容；燃燒；工頻電容；開關(guān)電源

1.序言

2.鋁電解電容器的結(jié)構(gòu)

3.燃燒三要素

對于火源中的第一點：氧化膜絕緣損壞而在工作中產(chǎn)生的火花。學(xué)過電子的人都知道“尖端放電”或者“尖端效應(yīng)”，一旦絕緣皮膜某個地方損壞，該處就容易形成絕緣尖端，也就是該處絕緣最弱，導(dǎo)致不用很高的電壓就容易擊穿絕緣層而出現(xiàn)打火產(chǎn)生火花，理論上在一個標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣的放電電壓是1KV/mm（該距離或者電壓和當(dāng)時的濕度、溫度等有關(guān)），也就是當(dāng)兩點間電壓為1KV時，如果其距離小于1mm就會出現(xiàn)放電而產(chǎn)生火花。這里講的損壞包括濾波剪切不平整以及留有鋁屑等。

根據(jù)空氣放電距離的原理，雖然理論上只要兩端間存在電壓差且距離一定近時就會出現(xiàn)放電而產(chǎn)生火花，但低壓部分要達(dá)到這個條件還是非常困難的。在開關(guān)電源回路上，電解電容器使用的地方主要時整流濾波回路，主要有初級工頻濾波電容器、次級整理濾波電容器以及相關(guān)IC工作VCC供電的濾波電容器等。其中只有工頻濾波電容器屬于高壓工作，且其工作時存在的能量也最大，導(dǎo)致燃燒的可能性也最大。故下面就理論上和實際是否可能導(dǎo)致放電等引起火災(zāi)進(jìn)行研究。

4.理論上存在的最高電壓

5.試驗?zāi)M電路

根據(jù)以上的理論分析，在電網(wǎng)等出現(xiàn)異常情況時工頻電容器上承受的電壓會高達(dá)620V，那這么高的電壓能導(dǎo)致工頻電容器出現(xiàn)異常并產(chǎn)生明火嗎？下面將進(jìn)行相關(guān)試驗來驗證。

6.燃燒試驗情況

試驗的結(jié)果證明了在某些異常高壓出現(xiàn)時，電解電容器存在火源，從而會出現(xiàn)異常而產(chǎn)生明火的情況，由于明火的溫度高導(dǎo)致塑膠后殼容易發(fā)生燃燒。

7.防止電解電容器燃燒導(dǎo)致火災(zāi)的對策

另一個是盡量防止異常高壓施加到工頻電容器上。比如在回路上追加一些偵測回路，一旦出現(xiàn)異常高壓時，把后級回路關(guān)閉，使得工頻電容因為提供極少的能力，其內(nèi)部溫度低，就算出現(xiàn)失效也不會產(chǎn)生明火，從而有效防止出現(xiàn)燃燒的情況，也可以利用繼電器把AC輸入關(guān)斷。偵測回路的原理圖如圖九所示，通過對工頻電容器上的電壓進(jìn)行異常高壓偵測，當(dāng)出現(xiàn)異常高壓時通過繼電器把輸入電源關(guān)斷，實際試驗結(jié)果如圖9所示，當(dāng)疊加到工頻的電容達(dá)到570V左右（該電壓的高低可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整設(shè)置）時，繼電器就會動作，從而關(guān)斷AC輸入，試驗結(jié)果工頻電容只會出現(xiàn)失效而沒有明火產(chǎn)生，也是有效果的。該對策除了需要增加一些成本外，需要注意防止偵測回路誤動作問題。

再一個就是提升電解電容的特性。根據(jù)以上的理論分析，電路出現(xiàn)異常時施加到工頻電容器上的電壓達(dá)到620V左右時相同容易出現(xiàn)的情況，那如果電解電容本身在承受620V左右的電壓時不會出現(xiàn)短路打火的情況，理論上也是能有效改善這個問題。有兩個方向，一是通過改變電解電容器的結(jié)構(gòu)，使其能承受更高的靜電能力，如提高正箔的化成電壓、增加化成反應(yīng)時間，提高鋁氧化物的厚度、增加電解液的系數(shù)等；另一個是開發(fā)采用所謂阻燃電解電容器。阻燃電解電容器和一般品在結(jié)構(gòu)上沒有什么區(qū)別，主要區(qū)別在于其采用的電解液、電解紙、膠蓋等都可以達(dá)到94-V0的防火等級，在防爆閥打開時不會出現(xiàn)明火的情況。該對策無法由液晶電視機(jī)制造廠商單獨來實現(xiàn)，需要和電解電容器制造廠家配合，且由于市場需求少、技術(shù)要求高、專利限制等因素，這個具有阻燃特性的電解電容器制造廠商少且價格高。

另外由于電解電容器的工藝是電解紙和鉚接在導(dǎo)針上的鋁箔纏繞在導(dǎo)針上，并用鋁殼組裝起來，一旦鋁殼受外力變形就會損傷到內(nèi)部素子，而引腳的成型等有可能導(dǎo)致鋁箔于導(dǎo)針鉚接的地方出現(xiàn)破損等情況，從而導(dǎo)致工頻電容器出現(xiàn)不良導(dǎo)致明火發(fā)生，故在使用電容器時出現(xiàn)注意成型以及打膠固定。

參考文獻(xiàn)

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關(guān)鍵詞： 電解電容 濾波電路 開關(guān)電源

在電子設(shè)備中，電容器被廣泛運用：諸如濾波、退耦、高頻補償、提供交流反饋、隔阻直流、抑制密勒效應(yīng)，等等。交流電經(jīng)過二極管整流后，為了獲得較低的波紋電壓、還需經(jīng)電容器濾波后才能使用。一般地說，大容量的濾波電容器可以提供更平滑的輸出電流。但理論和實踐可以證明，當(dāng)電容量達(dá)到一定值后，即使再加大電容量對優(yōu)化濾波效果也無明顯作用，應(yīng)當(dāng)根據(jù)負(fù)載電阻和輸出電流的大小來選擇最佳的電容量。濾波回路應(yīng)用最多的是鋁電解電容器?，F(xiàn)在電子設(shè)備中常用有兩類穩(wěn)壓電源，串聯(lián)穩(wěn)壓電路和開關(guān)穩(wěn)壓電路。這兩種電源電路對輸出濾波電容器有不同的要求。

一、電解電容器的基本性能

電解電容器有多種性能參數(shù)。在它封裝外殼上一般有容量標(biāo)示，指靜電容量及耐壓標(biāo)示，指工作電壓或額定電壓。

工作電壓為絕對安全值；如果工作時的峰值電壓超過這個電壓值就可能使此電容器損壞。根據(jù)國際IEC384-4規(guī)定，低于315V時，Vs=1.15×Vr；高于315V時，Vs=1.1Vr。Vs為峰值電壓，Vr為額定電壓。

除了靜電容量及工作耐壓兩個參數(shù)外，有關(guān)電源濾波電容器的參數(shù)還有：容量誤差、工作溫度，等等。反映電容器物理性能的特性參數(shù)有以下幾個。

1.介質(zhì)損耗

絕緣材料在電場作用下，由于介質(zhì)電導(dǎo)和介質(zhì)極化的滯后效應(yīng)，在其內(nèi)部引起的能量損耗，也叫介質(zhì)損失。在交變電場作用下，電介質(zhì)內(nèi)流過的電流相量和電壓相量之間的夾角（功率因數(shù)角Φ）的余角δ。電容器在電場作用下，在單位時間內(nèi)因發(fā)熱所消耗的能量叫做損耗。各類電容都規(guī)定了其在某頻率范圍內(nèi)的損耗允許值，在交變電場的作用下，電容的損耗不僅與漏導(dǎo)有關(guān)，而且與周期性的極化建立過程有關(guān)。隨著頻率的上升，電解電容器的介質(zhì)損耗呈現(xiàn)增大的趨勢，介質(zhì)損耗大的電容器在高頻下工作更易發(fā)熱。

2.漏電流

鋁電解電容在工作時一定會產(chǎn)生漏電流。漏電流的計算公式大致是：I=KCV。漏電流I的單位是μΑ，K是常數(shù)，由于制造標(biāo)準(zhǔn)不同大約在0.001到0.03之間。同一品牌的電容器，容量愈高，漏電流就愈大。在要求比較高的工作場合，漏電流應(yīng)予考慮。顯然降低實際工作電壓可減少漏電流，也就是適當(dāng)提高所用電容的耐壓值。相同容量和耐壓的鋁電解電容的漏電流比鉭電解電容高許多。

3.等效串聯(lián)電阻

電容器會因其構(gòu)造而產(chǎn)生各種阻抗、感抗，比較重要的就是ESR等效串聯(lián)電阻及ESL等效串聯(lián)電感――這就是容抗的基礎(chǔ)。ESR與電容器的容量、電壓、頻率及溫度等因素有關(guān)。當(dāng)額定電壓固定時，容量愈大ESR愈低。用多個小電容并接成一個大電容可降低阻抗，其理論根據(jù)是電阻并聯(lián)阻值降低。反過來說，當(dāng)容量固定時，選用高額電壓的品種也能降低ESR；工作頻率對ESR也有影響：低頻時ESR高，高頻時ESR低；此外，高溫也會造成ESR的升高。

二、簡單電路中濾波電容值的計算

在濾波電路中，輸入電壓為正弦交流電220V，50Hz。在電容的充電過程中，二極管等效電阻為R，得

將其包含表達(dá)式并整理得：

U′（t）+U（t）=U（5）

這是一階非齊次微分方程，其解為：

U（t）=U（t）+U（t）=U（t）=e+cos?t+sin（?t）

在電容的放電過程中，電容只和電阻組成回路，其放電方程為：

U（t）=Ue（6）

其中，U為電容充電時達(dá)到的最大電壓。

一般地，只要簡單估算就能達(dá)到實際應(yīng)用的要求。電容的選擇應(yīng)滿足下式：

RC?垌（7）

F=100Hz。也可將上式寫成：

C?垌（8）

在（8）式中我們可以看到在簡單的整流電路中，濾波電容器的容量大小和電源頻率成反比，和電路負(fù)載電阻成反比。具體數(shù)值可取（8）式右邊的5―10倍。在電源頻率一定的情況下，負(fù)載電阻越小，即負(fù)載越大，濾波電容的容量應(yīng)該越大。顯然，如果提高電源頻率，也可減小濾波電容的容量。

三、開關(guān)電源輸出濾波電容的計算

由于開關(guān)電源輸出電壓是脈沖波形，必須有LC濾波器和續(xù)流二極管D才能得到平滑的直流輸出電壓。在簡單的計算中可忽略開關(guān)管、續(xù)流二極管，以及濾波電感器的壓降和損耗。

續(xù)流二極管D上的反向電壓U等于U。電感L上的電壓為：

U-U=Ldi/dt（9）

開關(guān)管截至?xí)r，二極管因正向?qū)╱=0，使開關(guān)管集電極電位U=0，電感L上的電壓為：

-U=Ldi/dt（10）

可以認(rèn)為在一個開關(guān)周期中，U和U都是不變的，則由上兩式可知通過電感L的電流i是線性地增長和減小的。其平均值為I。

二極管D的反向電壓U、電感L兩端電壓u、通過電感的電流I及輸出電壓u的波形。當(dāng)時間變化t/2時，電感L中電流變化Vi，由式（10）可得：

L=•（11）

考慮到U=Ut/T=d•U，式中T=t+t是開關(guān)周期，t是導(dǎo)通期，t是截止期。d=t/T是脈沖占空系數(shù)。式（11）可寫為：

L=（1-d）（12）

為保證電感電流i不出現(xiàn)截止，應(yīng)有VI≤I。通常把出現(xiàn)電流截止條件VI=I時的電感值稱為臨界電感：

L=R（1-d）2f（13）

式中，R=U/I是負(fù)載電阻。為可靠防止電流截止，選L=2L。

圖2中在電感中電流超過平均電流I的T/2期間，過量的電流使電容C充電。輸出電壓u由最小值變化為最大值，總變化量為2VU。則在T/2時間中流過電感的總電量：

VI=2VUC（14）

將式（12）和（13）代入式（14），求得開關(guān)電源輸出濾波電容為：

C=（15）

篇5

變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。變頻器由主回路、電源回路、IPM驅(qū)動及保護(hù)回路、冷卻風(fēng)扇等幾部分組成。本文按由內(nèi)到外對故障原因進(jìn)行認(rèn)真分析，指出維護(hù)方法。

一、主回路故障分析及典型故障

主回路主要由三相或單相整流橋、平滑電容器、濾波電容器、IPM逆變橋、限流電阻、接觸器等元件組成。常見故障是由電解電容引起。電解電容的壽命主要由加在其兩端的直流電壓和內(nèi)部溫度所決定，在回路設(shè)計時已經(jīng)選定了電容器的型號，內(nèi)部的溫度對電解電容器的壽命起決定作用。電解電容器會直接影響到變頻器的使用壽命，一般溫度每上升10 ℃，壽命減半。因此一方面在安裝時要考慮適當(dāng)?shù)沫h(huán)境溫度，另一方面可以采取措施減少脈動電流。采用改善功率因數(shù)的交流或直流電抗器可以減少脈動電流，從而延長電解電容器的壽命。在電容器維護(hù)時，通常以比較容易測量的靜電容量來判斷電解電容器的劣化情況，當(dāng)靜電容量低于額定值的80%，絕緣阻抗在5 MΩ以下時，應(yīng)考慮更換電解電容器（經(jīng)驗值）。

主回路的典型故障：變頻器在加速、減速或正常運行時出現(xiàn)過電流跳閘。首先應(yīng)區(qū)分是由于負(fù)載原因，還是變頻器的原因引起的。如果是變頻器的故障，可通過歷史記錄查詢在跳閘時的電流，超過了變頻器的額定電流或電子熱繼電器的設(shè)定值，三相電壓和電流是平衡的，則應(yīng)考慮是否有過載或突變，如電機(jī)堵轉(zhuǎn)等。在負(fù)載慣性較大時，可適當(dāng)延長加速時間，此過程對變頻器本身并無損壞。若跳閘時的電流在變頻器的額定電流或在電子熱繼電器的設(shè)定范圍內(nèi)，可判斷是IPM模塊或相關(guān)部分發(fā)生故障。首先可以通過測量變頻器的主回路輸出端子U、V、W，分別與直流側(cè)的P、N端子之間的正反向電阻，來判斷IPM模塊是否損壞。如模塊未損壞，則是驅(qū)動電路出了故障。如果減速時IPM模塊過流或變頻器對地短路跳閘，一般是逆變器的上半橋的模塊或其驅(qū)動電路故障；而加速時IPM模塊過流，則是下半橋的模塊或其驅(qū)動電路部分故障，發(fā)生這些故障的原因，多是由于外部灰塵進(jìn)入變頻器內(nèi)部或環(huán)境潮濕引起，這要求清灰塵和干燥處理。

二、控制回路故障分析

控制回路影響變頻器壽命的是電源部分，是平滑電容器和IPM電路板中的緩沖電容器，但這里的電容器中通過的脈動電流，是基本不受主回路負(fù)載影響的定值，故其壽命主要由溫度和通電時間決定。由于電容器都焊接在電路板上，通過測量靜電容量來判斷劣化情況比較困難，一般根據(jù)環(huán)境溫度以及使用時間，來推算是否接近其使用壽命。

三、冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)主要包括散熱片和冷卻風(fēng)扇。其中冷卻風(fēng)扇壽命較短，臨近使用壽命時，風(fēng)扇產(chǎn)生震動，噪聲增大最后停轉(zhuǎn)，變頻器出現(xiàn)IPM過熱跳閘。冷卻風(fēng)扇的壽命受限于軸承，大約為10000～35000 h。當(dāng)變頻器連續(xù)運轉(zhuǎn)時，需要2～3年更換一次風(fēng)扇或軸承。為了延長風(fēng)扇的壽命，一些產(chǎn)品的風(fēng)扇只在變頻器運轉(zhuǎn)時而不是電源開啟時運行。

四、安裝環(huán)境及外部的電磁感應(yīng)干擾

變頻器對安裝環(huán)境要求比較嚴(yán)格，在特殊情況下，若確實無法滿足這些要求，必須盡量采用相應(yīng)抑制措施：振動是對電子器件造成機(jī)械損傷的主要原因，對于振動沖擊較大的場合，應(yīng)采用橡膠等避振措施；潮濕、腐蝕性氣體及塵埃等將造成電子器件銹蝕、接觸不良、絕緣降低而形成短路，作為防范措施，應(yīng)對控制板進(jìn)行防腐防塵處理，并采用封閉式結(jié)構(gòu)；溫度是影響電子器件壽命及可靠性的重要因素，特別是半導(dǎo)體器件，應(yīng)根據(jù)裝置要求的環(huán)境條件安裝空調(diào)或避免日光直射。對于特殊的高寒場合，為防止微處理器因溫度過低不能正常工作，應(yīng)采取設(shè)置空氣加熱器等必要措施。除上述幾點外，定期檢查變頻器的空氣濾清器及冷卻風(fēng)扇也是非常必要的。如果變頻器周圍存在干擾源，它們將通過輻射或電源線侵入變頻器的內(nèi)部，引起控制回路誤動作，造成工作不正?；蛲C(jī)，嚴(yán)重時甚至損壞變頻器。變頻器周圍所有繼電器、接觸器的控制線圈上，加裝防止沖擊電壓的吸收裝置，如RC浪涌吸收器，其接線不能超過20 cm；盡量縮短控制回路的配線距離，并使其與主回路分離；變頻器控制回路配線絞合節(jié)距離應(yīng)在15 mm以上，與主回路保持10 cm以上的間距。

五、電源異常時的情況分析

電源異常時為保證設(shè)備的正常運行，附近有直接啟動的電動機(jī)和電磁爐等設(shè)備，為防止這些設(shè)備投入時造成的電壓降低，其電源應(yīng)和變頻器的電源分離，減小相互影響。要求瞬時停電后仍能繼續(xù)運行的設(shè)備，除選擇合適價格的變頻器外，還應(yīng)預(yù)先考慮電機(jī)負(fù)載的降速比例。當(dāng)變頻器和外部控制回路都采用瞬間停電補償方式時，失壓回復(fù)后，通過測速電機(jī)測速來防止在加速中的過電流。對于要求必須連續(xù)運行的設(shè)備，應(yīng)對變頻器加裝自動切換的不停電電源裝置。像帶有二極管輸入及使用單相控制電源的變頻器，雖然在缺相狀態(tài)，但也能繼續(xù)工作，但整流器中個別器件電流過大，及電容器的脈沖電流過大，若長期運行將對變頻器的壽命及可靠性造成不良影響，應(yīng)及早檢查處理。當(dāng)電源系統(tǒng)一次側(cè)帶有真空斷路器時，短路開閉會產(chǎn)生較高的沖擊電壓。為防止因沖擊電壓造成過電壓損壞，通常需要在變頻器的輸入端加壓敏電阻等吸收器件。真空斷路器應(yīng)增加RC浪涌吸收器。若變壓器一次側(cè)有真空斷路器，應(yīng)在控制時序上，保證真空斷路器動作前先將變頻器斷開。

六、變頻器的各種保護(hù)功能

如負(fù)載側(cè)接地保護(hù)、短路保護(hù)、電流限制、逆變器過熱、過載等，其自診斷功能、報警警告功能也特別完善。了解這些功能對于正確使用變頻器及故障查找是非常重要的，看懂故障代碼的意義（查對應(yīng)變頻器的手冊）就知道問題在那里。

七、連續(xù)運行變頻器的定期巡視檢查

檢查運行時是否有異?，F(xiàn)象。通常應(yīng)作如下檢查：（1）環(huán)境溫度是否正常，要求在-10℃～+40℃范圍內(nèi)，以25℃左右為好。（2）變頻器在顯示面板上顯示的輸出電流、電壓、頻率等各種數(shù)據(jù)是否正常。（3）顯示面板上顯示的字符是否清楚，是否缺少字符。（4）用測溫儀器檢測變頻器是否過熱，是否有異味。（5）變頻器風(fēng)扇運轉(zhuǎn)是否正常，有無異常，散熱風(fēng)道是否通暢。（6）變頻器運行中是否有故障報警顯示。（7）檢查變頻器交流輸入電壓是否超過最大值。極限是418V（380V×1.1），如果主電路外加輸入電壓超過極限，即使變頻器沒運行，也會對變頻器線路板造成損壞。

參考文獻(xiàn)

[1]原魁.變頻器基礎(chǔ)及應(yīng)用[M].冶金工業(yè)出版社，2005，7，3.

[2]孫鶴旭，董硯，鄭易.變頻器應(yīng)用技術(shù)[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2011，1，1.

篇6

1 創(chuàng)建演示實驗,幫助理解概念

教材上由“實驗表明:電容器所帶的電量Q與其兩端的電勢差U成正比,比值Q/U是個常數(shù)。它表征了電容器容納電荷的本領(lǐng),故定義C=Q/U，”沒有安排實驗,何以表明?學(xué)生懷凝其真實性,沒有說服力。

我用圖1所示的高阻放電法,得出了“同一個電容器所帶的電量與其兩端的電勢差成正比,比值Q/U是個常數(shù);不同電容器Q/U這個常數(shù)不同”的結(jié)論,而且還測出了電容器的電容量!

圖1中C為電解電容(16V,470uF),R為電阻箱(0～99.999KΩ),uA為數(shù)字電流表,V為數(shù)字電壓表,E為學(xué)生電源直流電壓檔。

（1）E調(diào)至12V,閉合電鍵S,調(diào)節(jié)電阻箱R,使uA讀數(shù)為200uA,并由V讀出C的充電電壓(實測為12.4V),填入表2中。斷開S,調(diào)節(jié)R,同時開始計時,每隔5s鐘讀一次放電電流I1,共讀出約13組數(shù)據(jù),填入表1對應(yīng)欄中。

表1：放電電流記錄表

(2)由表1中I1的數(shù)據(jù)在圖2中描點作圖。

（3）由I=Q/t得Q=It,即I-t圖中曲線下面的“面積”'代表了電量Q,而“面積”可以用曲線下面的格子數(shù)目來表示(不足半格的舍去,超過半格的計一格),每一小格代表達(dá)式1s×10uA的電量,填入表2中。

（4）E調(diào)至6V(實測為6.2V),重復(fù)1、2、3步,放電電流填入表1的I2欄中,在圖2中作出圖線,結(jié)果填入表2中。

（5）E調(diào)至4V(實測為4.1V),重復(fù)1、2、3步,放電電流填入表1的I3欄中,在圖2中作出圖線,結(jié)果填入表2中。

可見, 不同一電容器Q/U比值相同。

至此,用C=Q/U定義電容器的電容,學(xué)生已深信不疑了!

2 確保平行板電容器演示實驗成功(效果明顯)

圖3示演示實驗(即課本上圖13-41),實質(zhì)上是一個靜電實驗。靜電實驗的成功與否,起決于起電與絕緣。在南方地區(qū),11月份有霧的天氣,起電困難而且起得的電荷很快就“消失”了。

據(jù)我查得資料,做靜電實驗最好的絕緣材料是石臘和泡沫塑料(新購家用電器時的包裝泡沫塑料),墊在講臺上做實驗,保證了絕緣性能.在有霧的天氣,把儀器擦干凈并進(jìn)行局部加熱,效果不錯.具體做法是:利用家用紅外線取暖器作實驗臺,整個實驗在取暖器上進(jìn)行,并將取暖器置于泡沫塑料上(如圖4示).效果很好,同行不防一試。

3 來自學(xué)生的幾個凝點

3.1 靜電計為什么可以測電勢差?與電壓表有何不同?

靜電計是在驗電器的基礎(chǔ)上改裝而成的,全屬球(包括桿)與外殼是絕緣的。而任何兩個相互絕緣又靠近的導(dǎo)體都構(gòu)成一個電容器。靜電計實質(zhì)上是一個定值電容,因其正對面積小,故其容量很小。由Q=C*U,即Q正比于U。而Q與指針的張角有關(guān)(Q多時,因同種電荷相斥,使張角增大)。故張角大小反映了電勢差的大小,即可測電勢差U。

用靜電計測電容器兩端的電壓,實質(zhì)上是一個極小的電容器C與待測電容器C′并聯(lián),如圖5示。只是C＜＜C′,故Q＜＜Q′,即Q′可以看成不變。

電壓表是由電流計串聯(lián)一個分壓電阻改裝而成,用電壓表測電容器兩端電壓時,電壓表與電容器勾成通路而放電,不能測準(zhǔn)電容器兩端的電壓。

3.2 圖3示的演示實驗中,為什么電容器與靜電計的兩根導(dǎo)線放在地上而不直接連接起來?

為了使實驗現(xiàn)象明顯,靜電計有較大的偏轉(zhuǎn),必須讓電容器帶上足夠多的電荷,因此電容器兩板間電壓很高,有千余伏的電壓。做實驗時人用手接觸,很不安全。接地后,站在地上的人與電容器的一板等電勢,用手操作這一板就安全了。如圖6示。

3.3 電容器兩個極板上帶有電荷,如何用簡便方法判斷其電性？

用試電筆靠近金屬板，由于靜電的電勢(位)很高，故只要試電筆靠近金屬板就會使電筆的氖管發(fā)光。若氖管發(fā)光的部位是靠近手的一端(手握電筆的一端)，則金屬板帶正電;若是遠(yuǎn)離手的一端發(fā)光，則金屬板帶負(fù)電。

4 巧設(shè)實驗,增強演示效果

（1）用中學(xué)實驗室J1205型直流高壓電源250V檔，通過一個25w/220V的白熾燈泡,給一個330μF/300V的電解電容器(21彩色電視電源用)充電。注意一定要使直流高壓的正極通過電燈接電解電容器正極、直流高壓的負(fù)極接電容器負(fù)極(如圖7示)?？梢钥吹綗襞葜饾u地亮起來!電容器充好電后,把電容器兩端與220V、25W的燈泡兩端相連接放電。會看到這個燈泡由亮逐漸變暗直至熄滅。

篇7

關(guān)鍵詞：企業(yè)電站 接地電容電流 偏磁式消弧線圈 動態(tài)自動跟蹤 全補償

一、引言

化工企業(yè)蒸汽用量大，利用蒸汽余熱發(fā)電，既經(jīng)濟(jì)、節(jié)能又能提高企業(yè)用電的可靠性。再加上目前電力緊張，進(jìn)一步促進(jìn)了各企業(yè)興建熱電聯(lián)產(chǎn)式熱電站的熱情。現(xiàn)在正在設(shè)計或施工的此類工程很多，可以說遍地都是?；て髽I(yè)電站的機(jī)壓母線一般都采用10KV或6KV中性點不接地系統(tǒng)，而且一般都采用機(jī)壓母線對負(fù)荷直配電纜。該方案運行維護(hù)簡單，節(jié)省了全套升壓站的投資，非常受企業(yè)的歡迎。但是，此方案會造成單相接地電容電流很大。在我公司承擔(dān)的青海某90萬噸/年純堿工程中，第一期工程的單相接地電容電流就達(dá)到了31.5A，二期預(yù)計與一期工程的規(guī)模一樣。在我公司承擔(dān)的山東某100萬噸/年純堿工程中，其第一期工程的單相接地電容電流已達(dá)到了33.5A，而且企業(yè)已有規(guī)劃，一期工程竣工就開始二期工程的設(shè)計，到2008年完成三期工程的建設(shè)。國家規(guī)范要求，單相接地電容電流4A以上就必須采取補償措施。單相接地電容電流問題是工程設(shè)計必須解決的問題。

二、單相接地電容電流的危害

中性點不接地的高壓電網(wǎng)中，單相接地電容電流的危害主要體現(xiàn)在四個方面：

1．弧光接地過電壓危害

當(dāng)電容電流過大，接地點電弧不能自行熄滅，出現(xiàn)間歇性電弧接地時，產(chǎn)生弧光接地過電壓，這種過電壓可達(dá)相電壓的3-5倍或更高，它遍布于整個電網(wǎng)中，并且持續(xù)時間長，可達(dá)幾小時，它不僅擊穿電網(wǎng)中的絕緣薄弱環(huán)節(jié)，而且對整個電網(wǎng)絕緣都有很大的危害。

2．造成接地點熱破壞及接地網(wǎng)電壓升高

單相接地電容電流過大，使接地點熱效應(yīng)增大，對電纜等設(shè)備造成熱破壞，該電流流入接地網(wǎng)后由于接地電阻的原因，使整個接地電網(wǎng)電壓升高，危害人身安全。

3．交流雜散電流危害

電容電流流入大地后，在大地中形成雜散電流，該電流可能產(chǎn)生火花，引燃可燃?xì)怏w、煤塵爆炸等，可能造成雷管先期放炮，并且腐蝕水管，氣管等金屬設(shè)施。

4．接地電弧還會直接引起火災(zāi)，甚至直接引起可燃?xì)怏w、煤塵爆炸。

三、消弧線圈的作用

電網(wǎng)安裝消弧線圈后，發(fā)生單相接地時消弧線圈產(chǎn)生電感電流，該電感電流補償接地電容電流，使得接地電流減少；同時使得故障相恢復(fù)電壓速度減少，治理電容電流過大所造成的危害。同時由于消弧線圈的嵌位作用，它可以有效地防止鐵磁諧振過電壓的產(chǎn)生。消弧線圈補償效果越好，對電網(wǎng)的安全保護(hù)作用越大，所以需要跟蹤電容電流變化自動調(diào)諧的消弧線圈。

四、消弧線圈作用原理及國內(nèi)外現(xiàn)狀

4.1 補償系統(tǒng)的原理

消弧線圈的作用是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，提供一電感電流，補償接地電容電流，使接地電流減少，也使得故障相接地電弧兩端的恢復(fù)電壓速度降低，達(dá)到熄滅電弧的目的。當(dāng)消弧線圈正確調(diào)諧時，不僅可以有效地減少產(chǎn)生弧光接地過電壓的機(jī)率，還可以有效地抑制過電壓的幅值，同時也最大限度地減少故障點熱破壞作用及接地網(wǎng)的電壓等。所謂正確調(diào)諧，即電感電流接近或等于電容電流，工程上用脫諧度v描述調(diào)諧程度

當(dāng)V = 0時，稱為全補償，當(dāng)V> 0時為欠補償，V< 0時為過補償。從發(fā)揮消弧線圈的作用上來看，脫諧度的絕對值越小越好，最好是處于全補償狀態(tài)，即調(diào)至諧振點上。但是在電網(wǎng)正常運行時，小脫諧度的消弧線圈將產(chǎn)生各種諧振過電壓。如煤礦6KV電網(wǎng)，當(dāng)消弧線圈處于全補償時，電網(wǎng)正常穩(wěn)態(tài)運行情況下其中性點位移電壓是未補償電網(wǎng)的10-25倍，這就是通常所說的串聯(lián)諧振過電壓。除此之外，電網(wǎng)中各種操作（如大電機(jī)投入，斷路器非同期合閘等）及電網(wǎng)發(fā)生其它故障時（如單相斷線，斷路器非全相合閘等）都可能產(chǎn)生危險的過電壓，所以在電網(wǎng)正常運行時，或發(fā)生單相接地之外的其他故障時，小脫諧度的消弧線圈給電網(wǎng)帶來的不是安全因素而是危害。綜上所述，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障時，希望消弧線圈的脫諧度越小越好，最好是全補償。當(dāng)電網(wǎng)正常運行時，希望消弧線圈的脫諧度越大越好，最好是退出運行。

4.2 補償系統(tǒng)的分類

早期采用人工調(diào)匝式固定補償?shù)南【€圈，稱為固定補償系統(tǒng)。固定補償系統(tǒng)的工作方式是：將消弧線圈整定在過補償狀態(tài)，其過補程度的大小取決于電網(wǎng)正常穩(wěn)態(tài)運行時不使中性點位移電壓超過相電壓的15%，之所以采用過補償是為了避免電網(wǎng)切除部分線路時發(fā)生危險的串聯(lián)諧振過電壓。因為，如整定在欠補償狀態(tài)，切除線路將造成電容電流減少，可能出現(xiàn)全補償或接近全補償?shù)那闆r?？梢姡潭ㄑa償方式很難適應(yīng)變動比較頻繁的電網(wǎng)，這種系統(tǒng)已逐漸不再使用。取代它的是能跟蹤電網(wǎng)電容電流自動調(diào)諧的裝置，這類裝置又分為兩種，一種稱之為隨動式補償系統(tǒng)。隨動式補償系統(tǒng)工作方式是：自動跟蹤電網(wǎng)電容電流的變化，隨時調(diào)整消弧線圈，使其保持在諧振點上，在消弧線圈中串聯(lián)一電阻，增加電網(wǎng)阻尼率，將諧振過電壓限制在允許范圍內(nèi)。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地故障后，控制系統(tǒng)將電阻短接掉，達(dá)到最佳補償效果，該系統(tǒng)的消弧線圈不能帶高電壓調(diào)整。另一種稱之為動態(tài)補償系統(tǒng)。動態(tài)補償系統(tǒng)的工作方式是：在電網(wǎng)正常運行時，調(diào)整消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點，徹底避免串聯(lián)諧振過電壓及各種諧振過電壓產(chǎn)生的可能性，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地后，瞬間調(diào)整消弧線圈至最佳狀態(tài)，使接地電弧自動熄滅。這種系統(tǒng)要求消弧線圈能帶高電壓快速調(diào)整，從根本上避免了串聯(lián)諧振產(chǎn)生的可能性，通過適當(dāng)?shù)目刂?，系統(tǒng)是唯一可能使電網(wǎng)中原有的功率方向型單相接地選線裝置（高漏）繼續(xù)使用的系統(tǒng)。

4.3 國內(nèi)主要產(chǎn)品的比較

目前，自動補償?shù)南【€圈國內(nèi)主要有三種產(chǎn)品，分別是調(diào)氣隙式，調(diào)匝式及偏磁式。

4.3.1 調(diào)氣隙式

調(diào)氣隙式屬于隨動式補償系統(tǒng)。其消弧線圈為動芯式結(jié)構(gòu)，通過移動鐵芯改變磁路磁阻達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)電感的目的。然而，其調(diào)整只能在低電壓或無電壓的情況下進(jìn)行，其電感調(diào)節(jié)范圍上下限之比為2.5 倍?？刂葡到y(tǒng)在電網(wǎng)正常運行情況下將消弧線圈調(diào)整至全補償附近，將約100Ω電阻串聯(lián)在消弧線圈上。用來限制串聯(lián)諧振過電壓，使穩(wěn)態(tài)過電壓數(shù)值在允許范圍內(nèi)（中性點電位升高小于15%的相電壓）。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地后，必須在0.2S秒內(nèi)將電阻短接掉實施最佳補償，否則電阻有爆炸的危險。該產(chǎn)品的主要缺點有四條：

1. 工作噪音大，可靠性差

動芯式消弧線圈由于其結(jié)構(gòu)上有運動部件，當(dāng)高壓施加其上后，振動噪音很大，而且隨著使用時間的增長，內(nèi)部越來越松動，噪音愈來愈大。串聯(lián)電阻約3KW，100Ω。當(dāng)補償電流為50A時，需要250KW容量的電阻才能長期工作，所以在接地后，必須迅速切除電阻，否則有爆炸的危險。這就影響到整個裝置的可靠性。

2. 調(diào)節(jié)精度差

由于氣隙的微小變化都造成電感較大的變化，電機(jī)通過機(jī)械部件調(diào)氣隙的精度遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。用液壓調(diào)節(jié)成本太高。

3. 過電壓水平高

在電網(wǎng)正常運行時，消弧線圈處于全補償狀態(tài)或接近全補償狀態(tài)，雖有串聯(lián)電阻將穩(wěn)態(tài)諧振過電壓限制在允許范圍內(nèi)。但是電網(wǎng)中，各種擾動（大電機(jī)投切，非同期合閘，非全相合閘等），使得其瞬間過電壓危害較為嚴(yán)重。

4. 功率方向型單相接地選線裝置不能繼續(xù)使用

安裝該產(chǎn)品后，電網(wǎng)中原有的功率方向型單相接地選線裝置不能繼續(xù)使用。

4.3.2 調(diào)匝式

該裝置屬于隨動式補償系統(tǒng)，它同調(diào)氣隙式的唯一區(qū)別是將動芯式消弧線圈用有載調(diào)匝式消弧線圈取代，這種消弧線圈是用原先的人工調(diào)匝消弧線圈改造而成，即采用有載調(diào)節(jié)開關(guān)改變工作繞組的匝數(shù)，達(dá)到調(diào)節(jié)電感的目的，有載調(diào)節(jié)開關(guān)每調(diào)節(jié)一檔時間13秒。其工作方式同調(diào)氣隙式完全相同，也是采用串聯(lián)電阻限制諧振過電壓。該裝置同調(diào)氣隙式相比，消除了消弧線圈的高噪音，但是卻犧牲了補償效果，消弧線圈電感不能連續(xù)調(diào)節(jié)，只能離散地分檔調(diào)節(jié)，補償效果差，并且同樣具有過電壓水平高，電網(wǎng)中原有方向型接地選線裝置不能使用及串聯(lián)電阻存在爆炸的危險等缺點，另外，該裝置比較零亂，它由四件設(shè)備組成（接地變壓器，消弧線圈，電阻箱，控制柜），安裝施工比較復(fù)雜?？偟膩碇v，該裝置技術(shù)上比較落后。

由于經(jīng)濟(jì)上的原因，國產(chǎn)有載調(diào)匝式消弧線圈的有載調(diào)節(jié)開關(guān)采用低電壓開關(guān)，它只能在低壓下調(diào)節(jié)抽頭，發(fā)生接地后不能調(diào)節(jié)。

4.3.3 偏磁式

偏磁式消弧線圈成套裝置具有以下特點：

1. 利用自然零序電壓原理在線實時測量電網(wǎng)對地電容。

2. 運用磁放大器原理進(jìn)行動態(tài)補償，電網(wǎng)正常運行時少量投入補償電抗，電網(wǎng)脫諧度大，可有效地防止串聯(lián)諧振過電壓的發(fā)生。發(fā)生單相接地后，瞬間實施最佳補償。

3. 現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的功率方向原理的單相接地保護(hù)裝置，仍能繼續(xù)使用。

綜上所述，偏磁式上述1、2、3點，在技術(shù)上屬國內(nèi)領(lǐng)先水平。

偏磁式消弧線圈成套裝置屬動態(tài)補償系統(tǒng)，這種補償系統(tǒng)要求消弧線圈的技術(shù)水平高，其消弧線圈內(nèi)部為全靜態(tài)結(jié)構(gòu)，無任何運動部件，電感的調(diào)節(jié)通過輔助勵磁的方法實現(xiàn)，可以在高電壓下以電的速度調(diào)節(jié)電感，調(diào)節(jié)范圍大，精度高，可靠性高?？刂破髟陔娋W(wǎng)正常運行時實時檢測電容電流數(shù)值，調(diào)節(jié)消弧線圈遠(yuǎn)離諧振點，通常處于其下限位置，從根本上避免了串聯(lián)諧振過電壓產(chǎn)生的可能性，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地后，在5ms內(nèi)調(diào)整消弧線圈達(dá)到最佳補償狀態(tài)，使接地電弧自動熄滅。該裝置可靠性高，采用適當(dāng)?shù)目刂品绞胶?，可以使電網(wǎng)中原有的方向型接地選線裝置繼續(xù)使用。

五、偏磁式消弧線圈補償系統(tǒng)的功能特點及技術(shù)性能

1.消弧線圈結(jié)構(gòu)的特點

電控?zé)o級連續(xù)可調(diào)消弧線圈，全靜態(tài)結(jié)構(gòu)，內(nèi)部無任何運動部件，無觸點，調(diào)節(jié)范圍大，可靠性高，調(diào)節(jié)速度快。這種線圈的基本工作原理是利用施加直流勵磁，改變鐵芯的磁阻，從而達(dá)到改變消弧線圈電抗值的目的，它可以帶高壓以電的速度調(diào)節(jié)電感值。

2.控制方法的特點

（1）采用動態(tài)補償方式，從根本上解決了補償系統(tǒng)串聯(lián)諧振過電壓與最佳補償之間相互矛盾的問題。眾所周知，消弧線圈在高壓電網(wǎng)正常運行時無任何好處，如果這時調(diào)諧到全補償狀態(tài)或接近全補償狀態(tài)，會出現(xiàn)串聯(lián)諧振過電壓，使中性點電壓升高，電網(wǎng)中的各種正常操作及單相接地以外的各種故障的發(fā)生都可能產(chǎn)生危險的過電壓。所以在電網(wǎng)正常運行時，調(diào)節(jié)消弧線圈使其跟蹤電網(wǎng)電容電流的變化有害無利，這也就是電力部門有關(guān)規(guī)程規(guī)定“固定補償式消弧線圈不能工作在全補償及接近全補償狀態(tài)”的原因，一般都是工作在過補償狀態(tài)。國內(nèi)其它類似的自動補償裝置均是隨動系統(tǒng)，都是在電網(wǎng)尚未發(fā)生故障前即將消弧線圈調(diào)節(jié)到全補償狀態(tài)等待接地故障的發(fā)生，為了避免出現(xiàn)過高的串聯(lián)諧振過電壓而在消弧線圈上串聯(lián)一個阻尼電阻，將穩(wěn)態(tài)諧振過電壓限制到容許的范圍內(nèi)，并不能解決暫態(tài)諧振過電壓的問題。另外；由于電阻的功率限制，在出現(xiàn)接地故障后必須迅速切除，這無疑給電網(wǎng)增加了一個不安全的因素。

（2）不是采取限制串聯(lián)諧振過電壓的方法，而是采用避開諧振點的動態(tài)補償方法，根本不讓串聯(lián)諧振出現(xiàn)，即在電網(wǎng)正常運行時，不施加勵磁電流，將消弧線圈調(diào)諧到遠(yuǎn)離諧振點的狀態(tài)，但實時檢測電網(wǎng)電容電流的大小，當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生單相接地后，瞬間（約5ms）調(diào)節(jié)消弧線圈實施最佳補償。

3.實際應(yīng)用情況

根據(jù)偏磁式消弧線圈補償系統(tǒng)能在電網(wǎng)發(fā)生單相接地后，瞬間調(diào)節(jié)消弧線圈實施最佳補償?shù)奶攸c，在選型時可以留出適當(dāng)?shù)挠嗔俊?/p>

在我公司承擔(dān)的青海某90萬噸/年純堿工程中，第一期工程的單相接地電容電流31.5A，考慮到二期工程的規(guī)模，選用的是100A的消弧線圈。

在我公司承擔(dān)的山東某100萬噸/年純堿工程中，其第一期工程的單相接地電容電流33.5A，根據(jù)企業(yè)現(xiàn)有規(guī)劃，考慮到二期工程和三期工程的規(guī)模，選用的是120A的消弧線圈。

篇8

一、改進(jìn)奧斯特演示實驗

該實驗證明了通電導(dǎo)體能產(chǎn)生磁場。由于現(xiàn)有的電源不能提供很大的電流，廠家提供的教具在演示該實驗時，通常采用多股線圈疊加在一起模擬成1根通電導(dǎo)體的方法。另外，為增強可見度,小磁針的轉(zhuǎn)動還要用投影儀來演示。有的教師為了使全班學(xué)生便于觀察該實驗，換用了大磁針，采取將幾節(jié)干電池直接與1根導(dǎo)線相連的方法來演示。這種方法由于電源短路，電池很快就會損壞。如果采用超級電容器作電源來做這個實驗，那么一切問題將迎刃而解。

在演示奧斯特實驗時，為了使超級電容器放電時間延長，從而有更佳的實驗效果，可加大電容器的容量（這樣做會增加成本），或者在電容器與直線導(dǎo)體間串聯(lián)大功率的小電阻。筆者采用的方法是后者，將4只阻值為1Ω的大功率水泥電阻并聯(lián)后再與直線導(dǎo)體串聯(lián)，然后再接到串聯(lián)的2只超級電容器上。

這2只超級電容器串聯(lián)后，總電壓充電到5V即可，每只超級電容器均未超過其額定電壓。

二、改進(jìn)通電直導(dǎo)體在磁場中受安培力的演示實驗

篇9

國金證券給予“增持”評級

鋼結(jié)構(gòu)建筑由于良好的抗震性被日本等地震頻發(fā)國家青睞。我國是建筑大國，2010 年我國粗鋼產(chǎn)量達(dá)到62665.4 萬噸，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)量約3000萬噸，占比不到5%。在住宅鋼結(jié)構(gòu)方面，我國比例更低。當(dāng)前，我國鋼結(jié)構(gòu)住宅在所有住宅建筑中所占的比例還不到1%，而在歐美發(fā)達(dá)國家，該比例普遍在20%以上，甚至50%。由于住宅鋼結(jié)構(gòu)相比空間鋼結(jié)構(gòu)、高層重鋼結(jié)構(gòu)對設(shè)計、建造等技術(shù)要求低，因此發(fā)展速度將更快，一旦技術(shù)成型，就會迎來爆發(fā)式增長。我國每年新開工住宅面積巨大，這為鋼結(jié)構(gòu)發(fā)展提供了廣闊的平臺。我們維持行業(yè)“增持”評級。

煤炭：日本地震利好煤炭行業(yè)

中信建投證券給予“增持”評級

由于日本是一個出口型導(dǎo)向經(jīng)濟(jì)體，因此地震對全球經(jīng)濟(jì)影響短期將主要表現(xiàn)為供給減少大于需求減少，我們認(rèn)為中國有望受益于由日本地震帶來的物資短缺，雖然國際焦煤價格短期內(nèi)會受到日本鋼廠停產(chǎn)影響，但對中國焦煤行業(yè)而言絕對量很小。對中國動力煤行業(yè)而言，由于日本核電廠的關(guān)閉帶來日本國內(nèi)電力供應(yīng)緊張，由此會加大火電需求，因此我們認(rèn)為日本地震對中國國內(nèi)煤炭行業(yè)而言總體是利好，并且將在未來半年中逐漸加強。

我們繼續(xù)看好未來1-2 個月煤炭行業(yè)投資機(jī)會，維持行業(yè)增持評級。

汽車：一季度業(yè)績?nèi)钥善?/p>

中信證券給予“強于大市”評級

私人轎車購買需求快速提升，驅(qū)動汽車銷量持續(xù)快速增長，預(yù)計2011年汽車需求增速接近10-15%，優(yōu)勢公司有望維持接近20%的銷量增長和25%的業(yè)績增長。

日本地震對我國汽車產(chǎn)業(yè)影響有限。日本并非我國整車出口的主要市場，零部件企業(yè)直接出口日本本土的數(shù)量和金額占比并不高，短期看對出口的影響較小。此次地震后，無論是國內(nèi)還是國外整車企業(yè)都可能在供應(yīng)商選擇的過程中調(diào)高日本企業(yè)的風(fēng)險乘數(shù)，為保證供應(yīng)鏈安全更傾向于日本供應(yīng)商的海外工廠或非日本供應(yīng)商，日本零部件企業(yè)可能加快向發(fā)展中國家轉(zhuǎn)移的速度。國內(nèi)日系合資公司將有望進(jìn)一步提高國產(chǎn)化率。福耀玻璃、星宇股份等汽車零部件細(xì)分領(lǐng)域的龍頭企業(yè)有望最為受益。

醫(yī)藥生物：相關(guān)原料藥受益于地震

興業(yè)證券維持“推薦”評級

日本地震后，震區(qū)的本州化學(xué)爆炸停產(chǎn)，可能影響到VE 的上游中間體供應(yīng)。最近幾周，我們一直推薦維生素板塊，隨著VC、VA 等維生素品種開始提價，VE 也有很強的提價預(yù)期。而此次地震，有望成為VE 提價的導(dǎo)火索。由于DSM（全球最大的VE 生產(chǎn)企業(yè)）從日本采購中間體的數(shù)量較大，如果短期內(nèi)難以通過其他渠道解決對中間體的需求，那么DSM 的VE 產(chǎn)量可能下降，對其他企業(yè)來說，則是重大利好（量價齊升）。我們認(rèn)為，如果日本方面停產(chǎn)時間較長，則今年出現(xiàn)150 元以上的價格是可預(yù)期的。從歷史上看，VE 曾經(jīng)到過190 元/kg 以上的高價。重點推薦新合成、浙江醫(yī)藥。目前抗輻射藥物制劑，還不能出口日本。抗輻射藥物，概念性為主。

航運：定期市場迎來買入良機(jī)

中投證券維持“看好”評級

地震影響區(qū)域遠(yuǎn)離經(jīng)濟(jì)中心，影響有限，長期利好。此次地震日本最主要的外貿(mào)港口包括東京、大阪、名古屋、橫濱和神戶，這些地區(qū)貨物吞吐量占全國集裝箱吞吐量的比重高達(dá)50%以上，所受海嘯破壞并不大。此次地震短期會影響運價回調(diào)，但我們認(rèn)為，震后重建將引致集運需求大幅回升，回調(diào)是買入良機(jī)。

散貨運輸業(yè)的根本癥結(jié)在供給過剩，地震影響只是短期的。預(yù)計隨著震后重建推進(jìn)，BDI 超跌后將會加速反彈，行業(yè)存在交易性投資機(jī)會。

我們看好集運和特種運輸，主要投資標(biāo)的是中海集運與中遠(yuǎn)航運。但不定期船市場（散貨運輸業(yè)和油運業(yè)）由于災(zāi)后重建所引致的需求反彈，將帶來相關(guān)行業(yè)的交易性機(jī)會，投資標(biāo)的主要是中國遠(yuǎn)洋、招商輪船。

銀行：自控信貸顯成效

國泰君安證券給予“增持”評級

從政策面短期情況看，銀監(jiān)會監(jiān)管政策已基本落地，新四大監(jiān)管工具的要求好于市場預(yù)期；同時融資平臺貸款情況已基本明朗，半覆蓋和無覆蓋占比近20%，略好于我們之前的預(yù)期，政策和清理結(jié)果的不確定性逐步消除。從基本面來看，年報即將全面披露，將繼續(xù)呈現(xiàn)行業(yè)良好的基本面和財務(wù)表現(xiàn)，同時1 季報業(yè)績隨著息差的快速反彈可能超預(yù)期。以上因素均為銀行股的估值修復(fù)構(gòu)成有力支撐。不過，2 月份CPI 超預(yù)期和3 月份大量央票到期，央行貨幣政策可能繼續(xù)維持偏緊，3、4 月份有繼續(xù)加息或上調(diào)存款準(zhǔn)備金率的可能，對估值修復(fù)的空間形成制約。因此我們預(yù)測銀行股短期將維持窄幅震蕩走勢，等待下一個啟動窗口。

有色金屬冶煉：地震影響鋁電容供給

華創(chuàng)證券給予“推薦”評級

大地震令日本鋁電解電容器行業(yè)遭受重大打擊。全球前五大鋁電解電容器廠商有四家在日本，其中，距離震中較近的福島縣及周邊地區(qū)是這些生產(chǎn)商的主要集中地。據(jù)估算，此次受災(zāi)將影響整個日本鋁電解電容器和電極箔產(chǎn)能的50% 以上。同時，日本正處于電力緊缺狀態(tài)，其余產(chǎn)能的工業(yè)用電也無法保障。預(yù)計此次地震將在短期內(nèi)造成巨大的供需缺口，這將刺激鋁電容產(chǎn)品，尤其是高端產(chǎn)品價格的上漲。長期將加速日本高端鋁電容產(chǎn)業(yè)向中國的轉(zhuǎn)移。我們認(rèn)為：該事件對中國鋁電解電容器行業(yè)的下游生產(chǎn)商(尤其是高端生產(chǎn)商)，以及上游的高端電子鋁箔、化成箔生產(chǎn)商構(gòu)成了直接利好。

電力設(shè)備：新能源發(fā)展格局或改變

篇10

功能和特點：

1、均等獨立6聲道放大器并且擁有改良版的主電解電容器。

2、前級放大器里采用對音質(zhì)濾波電容，采用專用電源變壓器。