電容器蠟的絕緣性能研究及其應用
隨著中國經濟建設的迅速發展,金屬化電容器以其技術*、性能價格比優良、無功補償安全穩定等特點,在改革開放的二十多年里(尤其是近十年來)得到了快速發展。隨著電氣制造技術的不斷改進和提高,人們對電容器絕緣灌封材料性能的優劣,以及對電容器制造工藝、產品性能的影響的認識也進一步加強了,這為電氣行業選擇和評價電容器的絕緣灌封材料提供了先決條件。
電容器蠟作為電容器絕緣灌封材料的一個重要品種,在中國的電氣行業已累計應用了10000噸左右。目前在中國,多數的低壓并聯電容器制造廠家均選擇蠟來發揮絕緣灌封的作用,但是直到今天,我們一些企業對蠟的基本性能,尤其是應用性能,如:對電容器內部元件、結構、安全、老化等與產品質量緊密相關的性能參數的認識,或者重視程度都不容樂觀。蠟的絕緣性能是電力電子技術發展的客觀要求,是有關絕緣問題的歸結和解決的結果。對蠟的應用性能,尤其是絕緣性能進行深入的探索研究,有助于我們進一步了解蠟作為電容器的灌封絕緣材料,其基本的應用條件和作用機理,從而提高對電容器產品的質量控制水平。
2、電容器蠟的絕緣機理
2.1概述
電容器蠟作為電介質根據使用目的和使用條件,要求具備電氣、熱、機械等多方面性能。但從電工絕緣角度來看,其基本電性能如表1所示。
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正確理解蠟在電場作用下表現這些性能的物理本質,以及這些性能參數與周圍環境各種變化的關系,才能客觀地判斷和選擇符合電容器使用要求的蠟類絕緣材料。
2.2電容器蠟的電介質極化與電介質損耗
蠟以其分子的非極性,被廣泛應用于電氣工業的浸漬、包封,起絕緣和防潮作用。但在電場作用下,蠟作為電介質將發生極化,正、負電荷作微小位移而產生偶極矩,或在電介質表面出現束縛電荷Q。
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2.2.1電容器蠟的相對介電常數
在圖1中,設想未置入介質時,真空電容為C0,極板上自由電荷量為Q0;以蠟為介質時,電容為C,介質表面出現的束縛電荷Q′必削弱宏觀平均電場E,而當電壓恒定的情況下,一定要在極板上補充與Q′異號而等量的電荷,以維持電場不變,顯然,由于介質極化,介電常數是電容量增大的倍數,是描寫介質極化等屬性的本征參數。
根據金屬化電容器的構造特性,電容器蠟的介電常數與金屬化膜的介電常數一致,提高或降低介電常數不僅是無謂的,而且會對電阻率和耐壓強度產生不良影響。
2.2.2電容器蠟的電介質損耗
由于蠟為實際介質非理想介質,其直流電導率y不等于0,介質中還存在一種貫穿電導電流,它雖然不大,但在直流或交流電壓下始終不可避免,故亦有漏導電流之稱。介質中的總電流由三部分組成:即電子位移極化等引起的瞬時電流(i1),松弛極化引起的吸收電流(i2)和貫穿電導電流(i3)。前兩部分電流是介質極化過程引起的,而貫穿電導電流使介質在交流電壓下產生貫穿電導損耗。