專利名稱：減小溫升的金屬化安全膜電力電容器電極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子元件，特別是金屬化安全膜電力電容器在降低溫升方面的電極結(jié)構(gòu)改進(jìn)。
背景技術(shù)：
金屬化安全膜電容器，由雙層金屬化膜層疊卷繞構(gòu)成電容器。目前有四種基本電極結(jié)構(gòu)形式一是兩層均是金屬化連續(xù)鍍層構(gòu)成的復(fù)合膜，電極有效工作面積利用率高，但安全性能差；二是一層是金屬化連續(xù)鍍層膜，另一層是安全膜；安全膜是由基膜表面的電極鍍層用空隙槽分割成許多小單元，小單元間有由可以被自愈電流燒斷的導(dǎo)電橋連通所構(gòu)成的復(fù)合膜，由于面元面積極小和保護(hù)系統(tǒng)的作用，所以能進(jìn)行成千上萬(wàn)次自愈而不發(fā)生電容器短路，可大大提高電容器的安全可靠性和工作壽命；三是兩層均是安全膜，安全性能更好，但電極有效工作面積的損失率高；四是兩層均是一半采用連續(xù)鍍層、另一半采用安全膜，但兩層連續(xù)鍍層和安全膜位置相反，可降低和彌補(bǔ)雙安全膜在卷繞時(shí)存在的電極有效工作面積的損失率缺陷；這種網(wǎng)格區(qū)雖然只占每層安全膜表面的1/2，但由于上下層膜的網(wǎng)格區(qū)與連續(xù)鍍層區(qū)交錯(cuò)對(duì)應(yīng)，使整個(gè)電容器也能全部被分割成網(wǎng)格小方塊單元電容組成，且各小單元電容都會(huì)有一個(gè)極板是被網(wǎng)格形空隙條隔離成小方塊，具有四個(gè)起熔斷絲作用的連接橋與周圍相連，當(dāng)單元塊小電容內(nèi)存在電弱點(diǎn)擊穿時(shí)，該極板的連接橋被熔斷隔離，最多只有該并聯(lián)小電容失效，對(duì)整個(gè)電容影響甚小，從而達(dá)到安全保護(hù)的目的；而各小單元電容的另一極板處于連續(xù)鍍層區(qū)，與周圍沒有隔離空隙，因而減小了安全膜電容器的網(wǎng)格空隙帶來(lái)的電極有效面積的損失，損失率只為雙層網(wǎng)格安全膜電容器的1/2。
金屬化安全膜電力電容器的介質(zhì)(基膜)一般為聚丙烯，介質(zhì)損耗很小，且均勻分布，故溫升的熱源主要是金屬化膜表面電極金屬電阻在工作電流下產(chǎn)生的焦耳熱。但由于金屬化薄膜電容器是無(wú)感式噴金連接結(jié)構(gòu)，正常工作時(shí)電流路徑短，不超過膜寬，焦耳熱產(chǎn)生的溫升不大，因而通常未被注意。但金屬化膜鍍層的邊緣部分與外部噴金之間的接觸連接是薄弱環(huán)節(jié)，連續(xù)鍍層邊緣與噴金間接觸的劣化和損壞，使電容器損壞部分對(duì)應(yīng)的電極有效面積內(nèi)的充放電必須縱向繞道、經(jīng)過相鄰處的噴金連接流向外部電極，增加了相鄰的噴金接觸點(diǎn)的電流強(qiáng)度和附近薄膜電極上的發(fā)熱量，使相鄰的噴金接觸加快損壞；隨著損壞長(zhǎng)度迅速延伸，既增長(zhǎng)了電流路徑和附加發(fā)熱量，也增大了破壞噴金連接的縱向匯集電流，甚至如同有感式電容器那樣，充放電電流需繞道多圈才能匯集到尚未損壞的噴金連接處流向外部電極。這種惡性循環(huán)像雪崩一樣迅速燒壞噴金連接，并在鍍層電阻上產(chǎn)生巨大的附加發(fā)熱，使電容器薄膜收縮變形、電容器被擊穿而損壞。雖然金屬化安全膜電容器的網(wǎng)格形電極結(jié)構(gòu)對(duì)縱向匯集電流有一定的抑制作用，但當(dāng)如上述把電容器的一極的全部或分部采用連續(xù)鍍層與另一極上的安全網(wǎng)格形電極鍍層區(qū)相對(duì)的結(jié)構(gòu)來(lái)降低安全膜電極有效工作面積的損失率時(shí)，就失去了對(duì)縱向匯集電流的抑制作用。
現(xiàn)有安全膜技術(shù)溫升的另一個(gè)主要原因是安全網(wǎng)格中起熔斷器作用的導(dǎo)電橋使電極增加電阻，加之導(dǎo)電橋流經(jīng)的電流方向與膜的橫向成θ＝45°角，增大了電流在導(dǎo)電橋上的電流密度和流經(jīng)距離，電容器的充、放電電流在流過導(dǎo)電橋時(shí)產(chǎn)生附加發(fā)熱。由于導(dǎo)電橋電阻對(duì)電容器增加的平均損耗因數(shù)很小，僅0.6×10-4左右，因而這一發(fā)熱問題常被忽視。但電容器工作時(shí)不同位置的導(dǎo)電橋流過的電流是不相等的，在電容器各部分產(chǎn)生的附加發(fā)熱量和溫升是不一樣的。因?yàn)閷?dǎo)電橋是依次排列在電容器的從留邊到噴金接觸邊的電流方向上，它們除承載本單元電極的充放電流之外，還要迭加其上游各單元的電流，故導(dǎo)電橋在安全膜上的橫向位置離留邊的距離越大，則其負(fù)載電流越大，為(2n-1)Ie/4。(n為網(wǎng)格導(dǎo)電橋的列序號(hào)、與導(dǎo)電橋距留邊的距離有關(guān)，Ie為一個(gè)網(wǎng)格方塊單元電容本身在一定交流電壓下的電流有效值)。例如，鄰近留邊處的第1列導(dǎo)電橋的負(fù)載電流為1/4 Ie，第2列為3/4 Ie...距離留邊50～70mm處的第10列導(dǎo)電橋的負(fù)載電流為19/4 Ie，是第1列的19倍。所以安全膜電容器在靠近噴金端部處產(chǎn)生的溫升最高，這除了會(huì)加速電容器噴金接觸的劣化外，還會(huì)使這些發(fā)熱導(dǎo)電橋位置的薄膜耐電壓強(qiáng)度降低，首先成為擊穿點(diǎn)而自愈燒斷，且因其位于網(wǎng)格根部，自愈時(shí)帶來(lái)較大的電容量損失，降低電容器工作壽命。當(dāng)電容器元件的直徑和長(zhǎng)度越大、散熱條件越差、工作中交流或脈沖電壓越高，如在大型交流和電力安全膜電容器中，端部溫升將會(huì)超過允許值，成為其工作壽命下降和失效損壞的主要原因之一。已有技術(shù)對(duì)解決耐高壓、大功率金屬化安全膜電力電容器的溫升問題尚未見報(bào)道。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于在減小電極有效工作面積損失的同時(shí)，設(shè)計(jì)一種能降低電容器的最大交流工作溫升，安全防爆、延長(zhǎng)工作壽命的金屬化安全膜電力電容器電極結(jié)構(gòu)。
根據(jù)金屬化薄膜電容器交流發(fā)熱、熱量在電容器內(nèi)向外傳道、並通過其表面向周圍環(huán)境散熱、達(dá)到發(fā)熱量與散熱量相等而熱平衡的原理，熱平衡后電容器內(nèi)部溫度的分布為在電容橫截圓面上，靠中心卷芯處溫度最高，向外遞減，在外表處與環(huán)境溫度相等；在電容器長(zhǎng)度方向上，溫升最大處在一端或兩端，電容器各處相對(duì)于環(huán)境溫度的最大溫升值計(jì)算公式如下ΔT＝[(rMAX2-r02)-ln(rMAX2/r02)×r02]×[εε0ω(V/d)Wn1]2R1/(2λd)，+[(rMAX2-r02)-ln(rMAX2/r02)×r02]×[εε0ω(V/d)Wn2]2R2/(2λd)其中εε0λ是電容器介質(zhì)的介電系數(shù)和熱導(dǎo)率，d為膜厚，V為交流工作電壓，rMAX為電容器元件半徑，r0為內(nèi)卷芯半徑。Wn1、Wn2分別為元件中各處分別到兩層膜上各自留邊的橫向距離Wn1＝[(2n1-1)/2]×L0，Wn2＝[(2n2-1)/2]×L0L0為網(wǎng)格導(dǎo)電橋分布的平均間距，n1，n2為網(wǎng)格區(qū)導(dǎo)電橋的列序號(hào)，對(duì)連續(xù)鍍層時(shí)n1，n2為假想網(wǎng)格區(qū)的導(dǎo)電橋列序號(hào)。
ΔT算式中的R1、R2為該處兩層膜發(fā)熱源各自的單位面積的電阻。當(dāng)電容器的兩層膜同為全連續(xù)鍍層的金屬化膜、或當(dāng)電容器的兩層膜同為全網(wǎng)格型的金屬化安全膜時(shí)，R1＝R2。並由理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)可知，導(dǎo)電橋接點(diǎn)為正方形，並與膜的橫向成45°角時(shí)的安全膜單位面積的發(fā)熱電阻為普通金屬化膜的3倍。所以，安全膜電容器的最大溫升一般為普通連續(xù)鍍層金屬化膜電容器的最大溫升的3倍。
根據(jù)上述理論公式可算得，當(dāng)電容器的兩層膜同為全網(wǎng)格型的金屬化安全膜，電容器的兩端溫升最高，中腰部的溫升最低，為端部的1/2，如圖5曲線中虛線所示。當(dāng)電容器的一層膜為全連續(xù)鍍層金屬化膜，另一層膜為全網(wǎng)格型的金屬化安全膜時(shí)，根據(jù)上述理論公式可算得，電容器的連續(xù)鍍層的金屬化膜與噴金連接的一端溫升最低，近似于兩層膜同為全連續(xù)鍍層的金屬化膜電容器的端部溫升，而在電容器的安全膜網(wǎng)格電極層與噴金連接的一端溫升最高，此端的高溫升值是另一端的低溫升值的3倍。其中腰部溫升為溫升最高端的1/3，也與電容器的低溫升端相等，如圖5曲線中點(diǎn)劃線所示。由于一層膜為全連續(xù)鍍層金屬化膜，另一層膜為全網(wǎng)格型的金屬化安全膜這種電容器兩端溫升不同，半只電容器溫升高，另半只電容器溫升低，因而可以對(duì)它作“去高存低”的改進(jìn)。
本發(fā)明的技術(shù)方案是減小溫升的金屬化安全膜電力電容器電極結(jié)構(gòu)，具有上下兩層復(fù)合層，每個(gè)復(fù)合層橫向被分為兩種不同的電極結(jié)構(gòu)其中半邊為連續(xù)的金屬電極鍍層分區(qū)，另半邊為網(wǎng)格安全膜鍍層分區(qū)；上下復(fù)合層的左右分區(qū)結(jié)構(gòu)對(duì)稱，上下交錯(cuò)對(duì)應(yīng)密貼層疊，其特征在于連續(xù)的金屬電極鍍)分區(qū)的外側(cè)邊緣窄帶的鍍層被加厚為加厚，與外部噴金連接；網(wǎng)格電極層分區(qū)的外側(cè)邊緣窄帶為無(wú)鍍層的留邊，在上、下層膜都設(shè)有間隔的橫向全寬度的空隙。
上述網(wǎng)格電極層分區(qū)中的網(wǎng)格電極層由空隙線分割成許多正方塊電極小單元，相鄰小單元之間由可以被自愈電流燒斷的導(dǎo)電橋連通，在膜層中央與連續(xù)鍍層分區(qū)相鄰的一列網(wǎng)格為不等邊五邊形，該五邊形網(wǎng)格單元塊的面積與主網(wǎng)格區(qū)的單元塊面積相等；每個(gè)單元塊保持有四個(gè)微型熔斷絲作用的導(dǎo)電橋與外部相連，其中分布在縱向空隙條上單元塊的兩個(gè)導(dǎo)電橋橫向連接連續(xù)鍍層分區(qū)。
上述留邊相對(duì)于鄰層的加厚邊向內(nèi)作微量縮入；同時(shí)使上下層的網(wǎng)格區(qū)在電容器的中部有微量交疊，交疊寬度L4為1～3mm。
上述減小溫升的金屬化安全膜電力電容器電極結(jié)構(gòu)可用于高電壓工作的內(nèi)串接式安全膜，各相鄰串接的單元之間連接處若為留邊時(shí)，則合并為一條較寬的縱向空白隔離帶(2.2)，或稱內(nèi)留邊，由它把兩側(cè)處于不同串接單元的網(wǎng)格電極區(qū)分隔開，此內(nèi)留邊的寬度為外留邊(2.1)寬度的1.5～2倍；各相鄰串接的單元之間連接處若為連續(xù)鍍層時(shí)，則相鄰處鍍層連為一體，不必加厚，也不必插入帶有導(dǎo)電橋的縱向隔離空隙帶。
本發(fā)明金屬化安全膜電容器的電極結(jié)構(gòu)，在上、下層膜都設(shè)有間隔的橫向的全寬度的空隙槽，一端與留邊相通，另一端把加厚邊縱向截?cái)啵辜雍襁呍诳v向上分段負(fù)載電流，各分區(qū)間的電流通過各自的加厚邊與噴金間的連接流向外部，縱向各分區(qū)之間被完全隔斷，沒有相互間的竄流。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于抑制了連續(xù)鍍層邊緣與噴金間接觸的劣化和損壞導(dǎo)致發(fā)熱變形、擊穿損壞的惡性循環(huán)。因?yàn)槿绻骋环謪^(qū)中加厚邊鍍層與外部噴金之間的接觸連接存在薄弱環(huán)節(jié)，被自愈大電流或電暈侵蝕而劣化損壞時(shí)，與損壞部分對(duì)應(yīng)的電容電極有效面積內(nèi)的脈動(dòng)或交流電流雖然也會(huì)流向相鄰的噴金接觸點(diǎn)，使相鄰的噴金接觸被蠶蝕損壞，但這種蠶蝕損壞被限制在兩條橫向空隙槽之間，最多使該分區(qū)這段加厚邊鍍層與外部噴金之間的接觸全部損壞，但不會(huì)產(chǎn)生噴金接觸進(jìn)一步擴(kuò)大損壞的惡性循環(huán)；電容器只損失掉該分區(qū)那一小部分電容量，但不會(huì)繼續(xù)減小容量、增大損耗、發(fā)熱升溫，而能繼續(xù)正常工作。由于去除了因縱向竄流使噴金接觸的損壞被迅速擴(kuò)大的這一失效根源，故可以大大改進(jìn)安全膜電容器的可靠性和工作壽命。相比于中國(guó)專利公告號(hào)CN 2705871Y的“一種金屬化安全膜電容器”，其連續(xù)鍍層電極分區(qū)和噴金連接的電極加厚邊沒有被橫向空隙條隔斷；其網(wǎng)格區(qū)雖也有一定間距的橫向空隙條，但實(shí)際上沒有縱向隔斷作用，因?yàn)闄M向空隙條兩側(cè)的區(qū)域通過與其接壤的連續(xù)鍍層區(qū)相互連通而旁路。而且該專利在膜層網(wǎng)格分區(qū)與連續(xù)鍍層分區(qū)相鄰的一列網(wǎng)格為三角形，該三角形網(wǎng)格且只有一個(gè)導(dǎo)電橋與連續(xù)鍍層區(qū)連通，使該處導(dǎo)電橋附加發(fā)熱的熱能密度倍增，溫升提高。本發(fā)明的不等邊五邊形的兩個(gè)導(dǎo)電橋橫向連接連續(xù)鍍層分區(qū)，五邊形網(wǎng)格單元塊的面積與主網(wǎng)格區(qū)的單元塊面積相等；每個(gè)單元塊保持有四個(gè)熔斷絲作用的微型導(dǎo)電橋與外部相連，分布間距與主網(wǎng)格區(qū)的導(dǎo)電橋接點(diǎn)間距L0相同，其中兩個(gè)分布在縱向空隙邊上的導(dǎo)電橋橫向連接到連續(xù)鍍層區(qū)，這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)降低了該處的發(fā)熱密度，並使在電容器的中部上下層的網(wǎng)格區(qū)有微量交疊的位置不增加溫升，故也是保證本發(fā)明安全膜電容器降低溫升的關(guān)鍵措施之一。
另外，本發(fā)明金屬化安全膜電容器電極結(jié)構(gòu)利用金屬化膜的溫升原理，把與噴金連接側(cè)的電極層采用連續(xù)鍍層結(jié)構(gòu)，而把與留邊連接側(cè)的電極層采用網(wǎng)格安全膜結(jié)構(gòu)，使網(wǎng)格塊中起熔斷器作用的連接橋的最大交流負(fù)載電流，降到普通安全膜靠近噴金連接邊網(wǎng)格區(qū)的導(dǎo)電橋最大負(fù)載交流電流的1/2。因?yàn)榻苟鸁崤c負(fù)載電流的平方成正比，故連接橋帶來(lái)的發(fā)熱量將被降低為1/4。
本發(fā)明的安全膜電容器的結(jié)構(gòu)相當(dāng)于對(duì)一層膜為全連續(xù)鍍層金屬化膜，另一層膜為全網(wǎng)格型的金屬化安全膜電容器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了中腰截?cái)嗪椭匦陆M合，去除了其端部溫升比另一端高3倍的那半只電容器、而使用其低溫側(cè)半只電容器，交疊組合而成，其等效電路如圖6所示。本發(fā)明安全膜電容器最大溫升位置在電容器的兩端和中腰，溫升最低處距端部1/4元件長(zhǎng)度，如圖5曲線中實(shí)線所示。與上述已有技術(shù)金屬化安全膜電容器溫度曲線相比，在電容器介質(zhì)厚度、工作場(chǎng)強(qiáng)、直徑、長(zhǎng)度相同的情況下，本發(fā)明安全膜電容器的最大交流工作溫升降低為只有它們的1/3。這也意味著，在相同的允許交流工作溫升下，利用本發(fā)明安全膜電容器可用更薄的膜制造工作電壓更高、電容量更大的大型交流和電力電容器。
本發(fā)明金屬化安全膜電容器的基本電極結(jié)構(gòu)，用于內(nèi)串接式安全膜時(shí)，各相鄰串接的單元之間相接處若為留邊，則合并為一條較寬的縱向空白隔離帶，稱為內(nèi)留邊，由它把兩側(cè)處于不同串接單元的網(wǎng)格電極區(qū)分隔開，此內(nèi)留邊的寬度為外留邊寬度的1.5～2倍；各相鄰串接的單元之間相接處若為連續(xù)鍍層，則相鄰處鍍層連為一體，不必加厚，也不必插入帶有導(dǎo)電橋的縱向隔離空隙帶，以免增加溫升。由于在上、下兩層膜也都設(shè)有一定間距的橫向的全寬度的空隙槽，消除了分區(qū)間的縱向竄流，增加了電容器的安全可靠性和工作壽命，且總的工作電壓是各串接單元工作電壓之和，所以這種降低了溫升的內(nèi)串接式金屬化安全膜更適合于高壓電力電容器使用。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例1低溫升金屬化安全膜電極結(jié)構(gòu)主視圖；
圖2為圖1中A-A截面示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例1上下膜層疊狀態(tài)主視圖；圖4為圖3中A-A截面示意圖；圖5為實(shí)施例1金屬化安全膜電容器兩端間和已有技術(shù)溫升值分布曲線圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例1金屬化安全膜電容器等效電路圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例2低溫升金屬化安全膜三串接電極結(jié)構(gòu)主視圖；圖8為圖7中A-A截面示意圖。
圖中標(biāo)記說明基膜寬度W，網(wǎng)格安全膜鍍層(1.2)分區(qū)寬度W1，連續(xù)的金屬電極鍍層分區(qū)寬度W2，網(wǎng)格的導(dǎo)電橋接點(diǎn)間距L0，網(wǎng)格的留邊寬度L1，金屬電極鍍層加厚邊寬度L2，過渡區(qū)寬度L3，交疊寬度L4，上層膜S，下層膜X，金屬鍍層1，基膜2，連續(xù)金屬電極鍍層分區(qū)1.1，加厚邊1.11，過渡區(qū)1.12，網(wǎng)格電極層區(qū)1.2，十字空隙條1.21，網(wǎng)格導(dǎo)電橋1.22，正方塊電極單元塊1.23，五邊形網(wǎng)格單元塊1.3，縱向空隙分隔條1.31，縱向空隙分隔條導(dǎo)電橋1.32，全寬度橫向空隙條1.4，留邊2.1，內(nèi)留邊2.2。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1參照?qǐng)D1、圖2，在寬度為W的聚丙烯基膜2上真空蒸鍍鋅/鋁復(fù)合的金屬鍍層1構(gòu)成復(fù)合膜，金屬鍍層構(gòu)成電容器的電極。復(fù)合膜橫向由縱向空隙分隔條1.31被分為左右不同的電極結(jié)構(gòu)，其中半邊W2寬度范圍內(nèi)為連續(xù)的金屬電極鍍層分區(qū)1.1，另半邊W1寬度范圍內(nèi)為網(wǎng)格安全膜鍍層分區(qū)1.2。連續(xù)金屬電極鍍層分區(qū)1.1的外側(cè)邊緣窄帶的鍍層被加厚為加厚邊1.11，與外部噴金連接，兩端的噴金分別與電容器的引線P1和P2相連，加厚邊寬度L2與過渡區(qū)1.12寬度L3之和為3～5mm，加厚邊金屬鍍層厚度為工作區(qū)電極鍍層厚度的2倍以上，使工作區(qū)方阻為5.5～9.5Ω/□，加厚邊方阻為1～4Ω/□。
網(wǎng)格電極層區(qū)由十字空隙線1.21分割成許多正方塊電極小單元1.23，空隙線1.21的寬度為0.2～0.3mm，方塊電極1.23的邊長(zhǎng)為5～15mm，根據(jù)每次自愈容許損失的電容量選擇，并要考慮到電極面積損失率等于1.21空隙寬度相對(duì)于方塊電極1/2邊長(zhǎng)之比的因素；相鄰小單元1.23之間由可被自愈電流燒斷的導(dǎo)電橋1.22連通，導(dǎo)電橋1.22的寬度為0.2～0.5mm，由電容器安全自愈允許的最大熔斷能量決定。網(wǎng)格電極層分區(qū)1.2的外側(cè)邊緣為無(wú)鍍層的空白留邊2.1，留邊2.1的寬度L1根據(jù)工作電壓而定，為1.5～3mm。在網(wǎng)格電極層分區(qū)1.2最內(nèi)側(cè)的一列網(wǎng)格設(shè)計(jì)為不等邊五邊形，五邊形網(wǎng)格單元塊1.3的面積與主網(wǎng)格區(qū)的方塊單元1.23面積相等，每個(gè)單元塊保持有四個(gè)熔斷絲作用的微型導(dǎo)電橋與外部相連，分布間距與主網(wǎng)格區(qū)的導(dǎo)電橋接點(diǎn)間距L0相同，其中兩個(gè)是分布在縱向空隙分隔條1.31上的導(dǎo)電橋1.32，橫向連接連續(xù)金屬電極鍍層分區(qū)1.1。在復(fù)合膜間隔設(shè)有貫穿左右不同的電極區(qū)的橫向全寬度空隙條1.4，空隙寬度為0.3～0.5mm，空隙條1.4的一端與留邊2.1相通，另一端把加厚邊1.11縱向截?cái)?，使加厚邊在縱向上分段負(fù)載電流，各分區(qū)間的電流通過各自的加厚邊與噴金間的連接流向外部，縱向各分區(qū)之間被完全隔斷，沒有相互間的竄流。
參照?qǐng)D3、4所示，兩層基膜2上真空蒸鍍鋅/鋁復(fù)合的金屬鍍層1構(gòu)成電極，上復(fù)合膜S、下復(fù)合膜X密貼層疊。上層膜的左半側(cè)結(jié)構(gòu)與下層膜的右半側(cè)相同，上下交錯(cuò)相對(duì)，但層疊時(shí)膜層的留邊2.1相對(duì)于鄰層的加厚邊1.11向內(nèi)作微量縮入，差邊量為0.6～1.8mm，同時(shí)使上下層的網(wǎng)格區(qū)在電容器的中部有微量交疊，交疊寬度L4為1～3mm，從圖6等效電路來(lái)看，上下層網(wǎng)格交疊區(qū)相當(dāng)于并聯(lián)了一個(gè)小電容B。在上、下層膜都設(shè)有一定間距的橫向的全寬度的空隙槽1.4。上述電極結(jié)構(gòu)的安全膜，采用基膜厚度6μm、寬度150mm、單元電極小方塊10×10mm2、微型導(dǎo)電橋0.3×0.3mm2、內(nèi)卷芯直徑9mm、制成電容器元件的外徑φ60mm、電容量達(dá)200μf的大功率電容器，在交流50赫茲、電壓450V下工作，熱平衡后，元件兩端和中腰部的最大交流工作溫升為6.84℃。此溫升量遠(yuǎn)小于允許的15℃限值，故電容器可正常安全工作；而且單個(gè)200μf的電容器、在450V電壓下工作的功率達(dá)到了12.7 KVA，說明本設(shè)計(jì)上述金屬化安全膜電極結(jié)構(gòu)提供了更適合于交流和電力具有較長(zhǎng)的工作壽命的電容器。而傳統(tǒng)的噴金連接側(cè)具有導(dǎo)電橋結(jié)構(gòu)的單安全膜電容器、或雙安全膜電容器，如果其體形尺寸和電容量與本實(shí)施例相同，電容器元件端部的最大交流工作溫升將為本實(shí)施例6.84℃的3倍，達(dá)20.5℃。由于溫升超過允許的15℃限值，這將會(huì)使電容器在工作中引起過溫失效，工作壽命達(dá)不到要求。
上述各寬度范圍內(nèi)都以0.1mm為單位變化。
實(shí)施例2涉及金屬化內(nèi)串接式安全膜電容器的電極結(jié)構(gòu)，如圖7、8所示，上膜層S、下膜層X密貼層疊，每個(gè)串接單元的上下兩層膜的電極結(jié)構(gòu)和相對(duì)關(guān)保與實(shí)施例1安全膜電容器的電極結(jié)構(gòu)基本相同；串接單元橫向按序排列，排列方法為第1單元的上層膜外側(cè)若為連續(xù)鍍層加厚邊1.11，與外部噴金連接，則單元內(nèi)側(cè)為留邊，與同在上層膜但屬第2單元的留邊連成一體，合成為內(nèi)留邊2.2，內(nèi)留邊的寬度為外留邊2.1的1.5～2倍；而第1單元的下膜層外側(cè)應(yīng)為留邊帶2.1、單元內(nèi)側(cè)為連續(xù)鍍層，該連續(xù)鍍層與同在下層但屬第2單元的連續(xù)鍍層連成一體，但兩單元相交邊界處的鍍層不須加厚；第2單元與第3單元交界處的上下層膜電極結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)係和1、2單元交界處相反，即在上層膜的交界處為連續(xù)鍍層，下層膜的交界處為內(nèi)留邊2.2；在后接單元的交界處又反過來(lái)，即第3、4單元交界處的上下層膜電極結(jié)構(gòu)與前邊的2、3單元交界處相反...，不管串接單元數(shù)增至多大，都以此類推；但最后單元的上下兩層膜中，外側(cè)是連續(xù)鍍層膜，其邊緣鍍層須加厚成加厚邊1.11，與外部噴金連接；而另一層膜的外側(cè)則是留邊2.1。本實(shí)施例串接單元數(shù)為3的內(nèi)串接式安全膜電容器的元件，其安全可靠性和降底最大交流工作溫升等方面的優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例1相同，但工作電壓增高致450VAC×3＝1350VAC。
權(quán)利要求
1.減小溫升的金屬化安全膜電力電容器電極結(jié)構(gòu)，具有上下兩層復(fù)合層，每個(gè)復(fù)合層橫向被分為兩種不同的電極結(jié)構(gòu)其中半邊為連續(xù)的金屬電極鍍層(1.1)分區(qū)，另半邊為網(wǎng)格安全膜鍍層(1.2)分區(qū)；上下復(fù)合層的左右分區(qū)結(jié)構(gòu)對(duì)稱，上下交錯(cuò)對(duì)應(yīng)密貼層疊，其特征在于連續(xù)的金屬電極鍍層(1.1)分區(qū)的外側(cè)邊緣窄帶的鍍層被加厚為加厚邊(1.11)，與外部噴金連接；網(wǎng)格電極層(1.2)分區(qū)的外側(cè)邊緣窄帶為無(wú)鍍層的留邊(2.1)，在上、下層膜都設(shè)有間隔的橫向全寬度的空隙條(1.4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小溫升的金屬化安全膜電力電容器電極結(jié)構(gòu)，其特征在于網(wǎng)格電極層(1.2)分區(qū)中的網(wǎng)格電極層由空隙線(1.21)分割成許多正方塊電極小單元(1.23)，相鄰小單元之間由可以被自愈電流燒斷的導(dǎo)電橋(1.22)連通，在膜層中央與連續(xù)鍍層(1.1)分區(qū)相鄰的一列網(wǎng)格為不等邊五邊形，五邊形網(wǎng)格單元塊(1.3)的面積與主網(wǎng)格區(qū)的單元塊(1.23)面積相等，每個(gè)單元塊保持有四個(gè)微型熔斷絲作用的導(dǎo)電橋(1.22)與外部相連，其中分布在縱向空隙條(1.31)上各單元塊的兩個(gè)導(dǎo)電橋(1.32)橫向連接連續(xù)鍍層(1.1)分區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的減小溫升的金屬化安全膜電力電容器電極結(jié)構(gòu)，其特征在于留邊(2.1)相對(duì)于鄰層的加厚邊(1.11)向內(nèi)作微量縮入；同時(shí)使上下層的網(wǎng)格區(qū)在電容器的中部有微量交疊，交疊寬度L4為1～3mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的減小溫升的金屬化安全膜電力電容器電極結(jié)構(gòu)，其特征在于可用于高電壓工作的內(nèi)串接式安全膜，各相鄰串接的單元之間連接處若為留邊時(shí)，則合并為一條較寬的縱向空白隔離帶(2.2)，或稱內(nèi)留邊，由它把兩側(cè)處于不同串接單元的網(wǎng)格電極區(qū)分隔開，此內(nèi)留邊的寬度為外留邊(2.1)寬度的1.5～2倍；各相鄰串接的單元之間連接處若為連續(xù)鍍層時(shí)，則相鄰處鍍層連為一體。
全文摘要
本發(fā)明涉及電力電子元件，特別是減小溫升的金屬化安全膜電力電容器電極結(jié)構(gòu)，具有上下兩層復(fù)合層，每個(gè)復(fù)合層的橫向被分為兩種不同的電極結(jié)構(gòu)其中半邊為連續(xù)的金屬電極鍍層(1.1)分區(qū)，另半邊為網(wǎng)格安全膜鍍層(1.2)分區(qū)；上下復(fù)合層的左右分區(qū)結(jié)構(gòu)對(duì)稱，上下交錯(cuò)對(duì)應(yīng)密貼層疊，其特征在于連續(xù)的金屬電極鍍層(1.1)分區(qū)的外側(cè)邊緣窄帶的鍍層被加厚為加厚邊(1.11)，與外部噴金連接；網(wǎng)格電極層(1.2)分區(qū)的外側(cè)邊緣窄帶為無(wú)鍍層的留邊(2.1)，在上、下層膜都設(shè)有間隔的橫向全寬度的空隙條(1.4)。本發(fā)明可減小電容器的溫升，增加了電容器的安全可靠性和工作壽命，更適合于高壓電力電容器使用。
文檔編號(hào)H01G4/005GK101013629SQ200710067019
公開日2007年8月8日 申請(qǐng)日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月1日
發(fā)明者吳克明 申請(qǐng)人:浙江南洋科技股份有限公司