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高温聚丙烯膜电力电子电容器的研究

高温聚丙烯膜电力电子电容器的研究 2011年12月09日 来源： 摘要： 从采用新型耐高温聚丙烯材料入手，通过严格的工艺控制，开发了耐高温（105℃）的聚丙烯膜电力电子电容器，扩展了聚丙烯膜电力电子电容器的应用范围。关键词：耐高温 聚丙烯膜 电力电子电容器1　前言　　在上世纪60～80年代，聚丙烯膜作为电容器介质已被广泛应用；至上世纪末，聚丙烯膜的应用已经成为三大类薄膜电容器材料之一。其聚丙烯膜介质电容器广泛应用在电力电子设备中，但随着科技的进步，整机对聚丙烯膜电容器的要求也越来越高，其中要求在高温环境度下（100℃～105℃）聚丙烯膜电容器能够长期、稳定地工作，就是一个比较重要的难题。目前，国内外聚丙烯膜电容器的额定温度为70℃或85℃，使用工作温度范围为－55℃～＋85℃，由此研究适合高温（额定温度为105℃，使用工作温度范围为－55℃～＋125℃）的聚丙烯膜电容器，并结合聚丙烯膜的特点，不但能满足国内外各个整机领域的应用，还可以促进和提高高温有机介质电容器的生产、研制水平，具有十分重要的现实意义。2　介质材料的选定 聚丙烯材料作为目前国内外广泛应用的电容器有机薄膜，以其介质损耗低，稳定性好，体积电阻率高，吸水性小，热收缩率小等特点，已在电力电子设备电容器上广泛应用，尤其在20世纪80年代中后期全膜电力电子电容器开始大批量生产以来，聚丙烯膜也得到了空前发展。聚丙烯膜根据不同的使用要求，分为普通聚丙烯膜（PP），经表面处理的　　双向拉伸的聚丙烯膜（BSPP），高温聚丙烯膜（GBSPP）和等膜不规聚丙烯膜（DPP）［贴片电容器用］。 2．1　PP、BSPP、GBSPP的区别　　根据国内外有机聚丙烯膜发展的现状，其性能列于表1。 2．2　6μm聚丙烯膜电容器击穿电压的对比见表2 2．3　热收缩率的对比见表3　　由以上对比可以认为高温聚丙烯膜（GBSPP）具有以下特点： 1）耐温特性好。 2）击穿场强高。 3）交流场合下长期使用的工作场强高。器应采用高温聚丙烯膜（GBSPP）作为电容器介质。　　 3　金属极板的选择 　　锌铝复合金属化薄膜对以上两种氧化反应程度与单一金属化（铝或锌）薄膜相比要好。另外，也可以根据整机电力电子电容器的特殊要求，如安全防爆要求等采用锌铝合金加厚边区蒸镀内附保险丝的安全金属化聚丙烯膜（简称安全膜）制作安全防爆电容器，该电容器能在过负荷情况下，自动开路，宁静和无损害。由于该膜具有高耐压，在20℃，大约≥250 V（AC）／μm；所以用安全膜比用普通铝金属化聚丙烯膜可节省材料26％～46％，可省掉防爆器的成本，从而增强该电容器市场的竞争力。　　锌铝复合边缘加厚波浪分切（提高喷金接触100倍）的高温聚丙烯膜可能是最佳的金属化方案。它最大程度地利用了两种金属的优点而又尽可能地避免了其各自的弱点。同时，锌铝复合边缘加厚波浪分切的聚丙烯膜有了更高的介电强度，平均比铝金属化聚丙烯膜高40％。 所以可用9μm Zn/AL GBSPP代替 12μm BSPP膜，节省材料44％；可用7μmZn／Al GBSPP代替10μm BSPP膜，节省材料50％；可用6μm Zn／AlGBSPP代替8μm BSPP膜，节省材料44％。另外，如有安全防爆要求，可采用安全膜。4　工艺研究 　　采用了锌铝复合边缘加厚波浪分切的高温聚丙烯膜，是研制高温聚丙烯膜电力电子电容器的最关键的一步，但有了这个关键，还需进行关键工艺的研究才能确保高温聚丙烯膜电力电子电容器的质量。 4．1　卷绕的控制 4．1．1　卷绕室尽量使用有温度、湿度、洁净度控制的净化间，其温度避免剧烈变化，温差≤10℃，湿度≤50％，洁净度≥10000级，防止金属化膜发生氧化和尘埃粒子的污染。 4．1．2　卷绕时尽量采用具有耐

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