1、一種新的電容器電容控制方法研究馬峰0 引言目前用戶對單臺電容器電容偏差的要求越來越高，為了減小電容偏差，將其控 制在用戶要求的范圍內(nèi)，甚至更小的范圍內(nèi)，以提高電容器電容控制水平，有必要 探索一種新的電容控制方法。通過對芯子施加壓力控制芯子高度進(jìn)行設(shè)計、制造電容器時，考慮膜在生產(chǎn)制 造過程中的分散性，用千分尺法測量聚丙烯薄膜的厚度，在生產(chǎn)中將電容偏差控制 在較小范圍難度相當(dāng)大，所以研究一種電容器電容控制的新方法勢在必行。千分尺法測量的聚丙烯薄膜的厚度，僅反映了樣品各個點采用千分尺測量厚度 的平均值，它僅能近似反映樣品的平均厚度。而質(zhì)量密度厚度法（俗稱膜重量厚度 法）能真實地反映樣品的平均厚度，所

2、以說，后者較前者能正確或接近反映電容控 制的真實性。利用千分尺法控制電容的傳統(tǒng)方法已有一定的經(jīng)驗，但實施過程中影響的因素 較多，尤其是厚度的偏差直接影響電容偏差；質(zhì)量密度法控制電容無現(xiàn)成經(jīng)驗可借 鑒，要通過大量的試驗、驗證，以便找出其規(guī)律性。1 粗化型聚丙烯膜厚度、空隙率及電容器芯子壓緊力之間的關(guān)系粗化型聚丙烯膜厚度通常有兩種測試方法千分尺法設(shè)膜的試樣數(shù)為 N，每個試樣疊成 10 層，再施加一個恒力 F，直接測得膜的疊層厚度，并計算出一個試樣每層膜平均厚度 T1i（I 1，2，3N）。然后取 N 個試樣的平均厚度即為本批膜的千分尺法測得的厚度，設(shè)為T1（簡稱千分尺法厚度） ，即質(zhì)量密度法設(shè)膜的

3、試樣數(shù)仍為 N，粗化膜表示的粗糙度 Ra 約為 0.25mm0.65mm，膜的密 度為 d0.900.91 ，每個試樣面積為 S，試樣質(zhì)量為 mi，質(zhì)量密度法測得的一個試 樣膜厚度（簡稱質(zhì)量密度法厚度）為 T2i ，即m iT2i =（ i 1，2，3N），N個試樣膜的平均厚度Sd粗化膜斷面結(jié)構(gòu)圖見圖 1圖 1 雙面粗化膜 1/2斷面結(jié)構(gòu)示意圖由上述兩種厚度測量方法可知，千分尺法厚度僅以試樣中測得的個別點的平均 值代表試樣厚度， 而質(zhì)量密度法厚度代表了試樣的真實平均厚度。 前者一個試樣中， 如改變不同的測試點，其測得的厚度可能不盡相同，但后者的一個試樣其厚度是不 變的，顯然 T2T1，且 T1

4、 的測試誤差也偏大。 本批膜同一批試樣兩個不同的測試方 法測量的兩個平均厚度誤差 T2 要小于 T1。粗化膜的空隙率 由粗化型聚丙烯膜表面粗糙引起的空隙率，是以千分尺法測得的厚度超過質(zhì)量 密度法測得的厚度之增量的百分?jǐn)?shù)表示，即空隙率：T1T2SF= 100T2式中 SF 空隙率， %；T1 疊層法（千分尺）測得的厚度， m；T2 質(zhì)量密度法測得的厚度， m。粗化膜厚度、空隙率及電容器芯子壓緊力之間關(guān)系 傳統(tǒng)或現(xiàn)代的電容器場強、電容設(shè)計及計算是按千分尺厚度作為設(shè)計依據(jù)，造 成生產(chǎn)過程中芯子（或元件）實際壓緊系數(shù)（芯子高度要符合設(shè)計要求）及其電容 值在大多數(shù)情況下有明顯差異，這一差異與膜的千分尺法

5、厚度有關(guān)，這給生產(chǎn)中電 容控制帶來了不必要的麻煩。質(zhì)量密度法厚度作為電容器設(shè)計依據(jù)之一時，兩極板之間膜（固體介質(zhì)）的厚 度加上膜層和膜與極板間的間隙（用于脫水、氣通道）基本上為兩極板之間設(shè)計距 離，但這要求有一定的壓緊度保證。固體介質(zhì)中膜與膜（通常為 2層或 3層），或膜 與極板鋁箔之間，膜表面的粗化層要相互重疊，必然要受到一定的擠壓，如空隙率 越大重疊深度（克服阻力）要越深，因而兩極板間要施加的擠壓力也就越大，反之 亦然。為保證元件或芯子實際電容與設(shè)計電容相符合，亦即保證兩極板之間的設(shè)計 距離不變，則兩極板之間施加的力必須維持在一個范圍內(nèi)（芯子的高度也與此壓力 有關(guān)）。上述這一壓力范圍是難以

6、計算處來的，而只能通過反復(fù)試驗測試得到。當(dāng)然對 應(yīng)不同產(chǎn)品，不同元件面積以及不同膜的空隙率，對其施加的壓力也就不一樣。 2 電容器生產(chǎn)中傳統(tǒng)的電容控制方法電容器生產(chǎn)中電容的控制通常根據(jù)設(shè)計的嚴(yán)緊系數(shù)控制芯子高度來控制干芯子 的電容。設(shè)計中電容計算，依據(jù)的是膜的千分尺法測得的厚度，通常粗化膜空隙率 SF6 10，設(shè)計計算出來的電容往往和實際生產(chǎn)中的電容有差異， 生產(chǎn)中經(jīng)常 出現(xiàn)電容偏差較大的情況。為保證干芯子電容在要求的范圍內(nèi)，只好在生產(chǎn)過程中 調(diào)整元件的圈數(shù)或極板長度以保證電容在要求的范圍內(nèi)。在元件的卷繞過程中每個 料卷卷完后要進(jìn)行料卷的更換，每次更換的料卷厚度都會出現(xiàn)厚度上的偏差，影響到電容

7、的控制。通過壓緊系數(shù)、干芯子高度控制電容，影響干芯子電容控制主要有以下幾個方 面因素：1）設(shè)計計算的壓緊系數(shù)與生產(chǎn)過程中的壓緊系數(shù)往往不一致；2）元件卷繞過程中， 更換料卷后由于材料厚度變化， 干芯子電容偏差控制難度 大；3）壓緊系數(shù)小、芯子松緊程度不一樣，產(chǎn)品浸油后每臺產(chǎn)品芯子差異較大，使 得電容偏差增大；4）芯子裝箱完成后， 在芯子與蓋之間支架的高低或壓緊程度也會影響浸油后電 容的變化。為了提高電容控制水平，我國借鑒了國外的某些經(jīng)驗進(jìn)行了依據(jù)質(zhì)量密度法厚 度設(shè)計和芯子壓力控制電容的研究。3 膜質(zhì)量密度法厚度控制電容的研究膜采用質(zhì)量密度法測得的厚度進(jìn)行電容設(shè)計計算，其計算結(jié)果接近生產(chǎn)的實際

8、情況，即用壓力控制電容器干芯子的壓裝，從而達(dá)到了有效控制電容的目的。為此 就要改造芯子臥式壓床，在臥式壓床上增加壓力傳感器并有壓力顯示表，在芯子壓 裝過程中可以預(yù)先設(shè)定壓力 （經(jīng)過試驗驗證而獲得） ，待壓力達(dá)到設(shè)定壓力后壓床施 壓過程停止并鎖定高度，實現(xiàn)壓力控制電容。3.1 改造臥式壓床由外協(xié)和作單位將臥式壓床進(jìn)行改造。在壓床的壓頭上增加壓力傳感器，壓力 通過傳感器在壓力表上顯示壓力的大小，壓力的大小達(dá)到設(shè)定壓力后，壓床壓緊位 置進(jìn)行鎖定，芯子壓緊過程達(dá)到要求后對芯子進(jìn)行打包，完成芯子的壓裝過程。 3.2 膜質(zhì)量密度法厚度控制電容的應(yīng)用研究試驗選取某批號的產(chǎn)品（見表 1），按照膜質(zhì)量密度法進(jìn)行

9、電容設(shè)計計算，通過試驗和驗證，給出芯子壓力范圍，并提供給生產(chǎn)車間。按照設(shè)計和工藝規(guī)定的壓力由生 產(chǎn)車間對該工號的芯子進(jìn)行壓裝，對壓裝完成的芯子進(jìn)行元件的電容測量，元件的 電容在要求的范圍內(nèi)，然后進(jìn)行芯子焊接，測量芯子電容，使其在規(guī)定的范圍內(nèi)， 試驗數(shù)據(jù)見表 1。表 1 對 BAM12/ 3 3341W 芯子施加一定壓力控制電容的情況序號產(chǎn)品編號芯子編號壓力 /kg 芯子高度 /mm干芯子電容量 / F計算壓緊系數(shù)浸漬后芯子電容量 / F電容偏差 /%濕干比108034260079556018.930.854322.6332.171.19720803426023第1組10056018.920.8

10、54322.7242.591.2013080342600510056018.920.854322.6292.161.1964080342600910256018.860.854322.6872.421.2035080342600410756018.950.858122.6212.131.19460803426018第2組10656018.970.858122.6122.061.1927080342601210756018.980.858122.6382.201.1958080342601111056018.950.858122.7542.731.2019080342601711556019.0

11、10.86222.6132.091.190100803426026第3組11256019.040.86222.6102.081.18811080342602111556019.030.86222.6252.141.18912080342600611756018.990.86222.5301.721.18613080342600112556019.020.865922.5211.611.184140803426002第4組12356019.050.865922.5871.971.18615080342601412756019.070.865922.5932.001.185160803426022

12、12656019.040.865922.6562.281.19017080342600814056019.170.869822.6552.281.182180803426013第5組14156019.100.869822.6022.041.18919080342601914256019.130.869822.5831.951.18320080342600313956019.170.869822.6042.051.17921080342601014056019.160.869822.5751.921.17822080342601615456019.190.873822.6072.061.1782

13、30803426025第6組15656019.200.873822.5381.751.17424080342602415656019.210.873822.5431.771.17425080342602015656019.230.873822.7092.521.180注：1.本批產(chǎn)品為用戶合同產(chǎn)品，要求電容偏差為0 3，因此，本批產(chǎn)品試驗時未考慮電容的絕對偏差，只考慮其相對偏差2.上述試驗，由于臺數(shù)少，批量少，有些數(shù)據(jù)可能會出現(xiàn)異常。通過壓床對芯子施加壓力控制 BAM12/ 3 334 1W 的電容，壓力約在1000N1500N 之間，干芯子受壓后的松緊程度適宜，電容可以很容易控制在較小 范圍

14、內(nèi)，干芯子壓得較緊，在自動生產(chǎn)線上變形小，所以用壓力控制干芯子電容是 一種較為有效、操作方便而且科學(xué)的一種工藝方法。4 試驗研究結(jié)論1）BAM12/ 3 3341W 電容器 25 臺分 6 組芯子（每組 4 臺，其中一組 5 臺芯子），從第一組起，逐組施加芯子壓裝的壓力時，干芯子電容亦隨之略有上升， 其浸后電容與浸前電容之比值（簡稱濕干比）略呈下降趨勢，但浸后電容與額定值 之相對偏差較小，在 1 3之間；2）當(dāng)對芯子壓裝時施加的壓力介于 1150N 1400N 之間時，其計算的壓緊系數(shù) 為 0.860.87之間，其浸油后電容與額定電容的相對偏差小于 1 個百分點；3）如果當(dāng)施加在芯子壓裝時的壓

15、力小于 500N（其計算的壓緊系數(shù) 0.85）時， 其壓力與干芯子電容之間難以建立一一對應(yīng)關(guān)系，增加了對芯子電容控制的難度；4）采用質(zhì)量密度法測得的厚度作為電容設(shè)計依據(jù)之一時， 對芯子壓裝施加一個 合適的壓力（據(jù)此計算的壓緊系數(shù) k0.86），可以有效控制電容偏差，同時也為后 續(xù)器身包繞（電纜紙）創(chuàng)造了條件（包繞時，對芯子要施加一定壓力以固定之） 。淄博萊寶電力電容器有限公司2011.10.10工作總結(jié)馬峰淄博桓臺人， 生于 1969年 2月，大專學(xué)歷， 現(xiàn)任淄博萊寶電力電容器 有限公司技術(shù)總監(jiān)。公司創(chuàng)建于 2003 年，為股份制企業(yè)，是以電容器用金屬 化薄膜生產(chǎn)與高低壓電力電容器，自愈式交流

16、濾波電容器，高壓濾波電容器， CBB系列電容器和特種電容器生產(chǎn)，經(jīng)營為一體的專業(yè)化企業(yè)。做為公司技術(shù) 的帶頭人，我深知科技創(chuàng)新是企業(yè)生存的基石， 又是企業(yè)發(fā)展的動力。 我十年 如一日， 為公司科技進(jìn)步和企業(yè)發(fā)展默默奉獻(xiàn)自己的青春和熱血。 尤其是我擔(dān) 任公司技術(shù)總監(jiān)以來，在科技工作上敢于創(chuàng)新， 敢于實踐， 敢于打破傳統(tǒng)的觀 念和理念，從產(chǎn)業(yè)發(fā)展到企業(yè)管理都發(fā)生了一系列變革。 由于產(chǎn)品的不斷創(chuàng)新， 連續(xù)多年被評為淄博市高新區(qū)高成長技術(shù)型企業(yè)， 淄博市高新技術(shù)企業(yè)， 我本 人也多次被評為科學(xué)技術(shù)先進(jìn)工作者， 2011 年被評為淄博市勞動模范。多年來，科技研發(fā)部門在我的帶領(lǐng)下，堅持以質(zhì)量求生存，以技術(shù)

17、創(chuàng)新 謀發(fā)展的理念，發(fā)揮企業(yè)原材料支援的優(yōu)勢，延深，發(fā)展生產(chǎn)了質(zhì)量穩(wěn)定，性 能可靠，多系列，多規(guī)格的 BSMJ，BCM，J BFM系列高低壓電力電容器，同時不 斷的開發(fā)生產(chǎn)出特殊條件下使用的國內(nèi)首創(chuàng) BGMJ型圓柱形電容器，油田抽油 機(jī)隨負(fù)荷變化的可調(diào)專用電容器， 就地成套補償裝置等新產(chǎn)品， 并申請了專利， 產(chǎn)品銷往全國各地， 現(xiàn)在擁有產(chǎn)品實用新型十一項專利， 并且油田提油機(jī)專用 電容器和圓柱形電容器兩性成果通過了科技成果鑒定， 為公司的持續(xù)發(fā)展帶來 了很大的經(jīng)濟(jì)效益。 2010 年還先后建立了山東省第一家電力電容器實驗室和 高低壓電容器研發(fā)實驗中心， 六端子電容器被列入國家火炬計劃， 圓柱形電容 器被評為山東省名牌產(chǎn)品。在市場競爭不斷加劇的新形勢下， 我和我的團(tuán)隊以堅韌不拔的毅力、 創(chuàng)新變革的膽魄