電容分壓器

電容分壓器因為相對普通電阻式分壓器的耐壓強度大，不易擊穿，一般用來測量交流高壓。但由於其頻響效應的回響時間值比電阻分壓器大，所以在衝擊電壓的測量中比電阻分壓器用的少，對於特高衝擊電壓的測量經常用阻容分壓器。用於測量衝擊電壓。在進行高壓交流耐壓試驗時會用到串聯諧振，那么串聯諧振中就會用到電容分壓器，它與電抗器產生諧振後會產生高壓。可對高壓設備進行高壓交流耐壓試驗。

基本介紹

• 中文名：電容分壓器
• 外文名：Capacitance divider
• 學科：電力工程
• 領域：能源
• 作用：測量交流高壓
• 特點：耐壓強度大

儀器介紹

CVT中的電容分壓器、耦合電容器、高壓測量用電容分壓器、高壓串聯諧振試驗設備中的諧振電容器、斷路器均壓電容器等，從結構上都有一個共同的特點，就是它們的電容器心子是由數十個到數百個電容元件串聯而成，而電容器心子元件的串聯方式和卷繞結構又關係著產品的電氣性能，所以選擇一種良好的元件電氣連線結構尤為重要。為便於討論，把這些類型的電容器統稱為電容分壓器。多年以來，隨著電容分壓器產品技術的發展，其元件電氣連線結構也隨之不斷變化，電容器製造廠也將根據各自不同的工藝條件選擇不同的結構形式。

早期連線結構

早期電容分壓器元件連線結構

1.電容器內部串聯方式

早期的電容分壓器是由多個電容器單元串聯而成，分為高壓臂和低壓臂2個部分，高壓臂由多個電容器串聯而成，這些電容器都有獨立的外殼和引出端子，它們串聯連線並封裝在分壓器絕緣外殼中，一端連線高壓引線，另一端與低壓臂相連線；低壓臂通常由1台電容器構成，一端與高壓臂下端相連線，另一端接地；低壓臂兩端引出線連線到低壓測量裝置。被測電壓按照容抗進行分配，於是有U2=U1C1 /（C1+C2）。習慣上分別將3個接線端子稱作高壓端子、中壓端子和接地端子。

隨著電力電容器製造技術的發展，把多個電容器串聯起來的這種方法已經很少使用。大多數情況下是直接把電容器元件疊裝起來並串聯連線，封裝在同一外殼中，並在適當的串聯節點上引出高壓端子、中壓端子和接地端子。

2.電容器元件引線片連線方式

電容分壓器元件引線的典型結構和連線方式，稱作隱箔式結構，是把絕緣介質和鋁箔按交替重疊配置後卷繞、壓扁而成。鋁箔比介質縮進一定尺寸。引線片是由厚度約0.1mm左右的銅箔加工而成，在元件卷制過程中依次將2個引線片的一端插入元件中，分別緊貼2層鋁箔電極，另一端露出在元件外面，引線片之間用絕緣襯墊隔離。然後將一組元件疊放壓緊，再將引線片按照元件串聯的方式焊接在一起，就構成了電容分壓器的心子。這種結構的極板利用率高，加工簡單，曾在很長一段時期被廣泛採用。但由於分壓電容器通常元件數量較多，心子焊接工作量較大，生產效率低，引線片邊沿的毛刺也有可能對絕緣介質造成損傷，於是催生了一系列新型元件連線結構。

現代連線結構

1、鋁箔引線片壓接式串聯結構

我國電容器行業從20世紀末開始採用鋁箔引線片，是將比元件寬度稍窄一些的鋁箔代替銅箔引線片，鋁箔引線片的厚度約0.05~0.10mm左右。在元件卷繞過程中將引線片預先放置在元件中，元件卷繞採用隱箔式結構。引出端可以從元件兩端引出，也可以從元件一端引出，考慮卷制工藝的便捷性，通常採用從元件一端引出的方式。引線片之間用絕緣襯墊隔離，壓裝前將2個鋁箔的引出端從元件端部一上一下翻折到元件上下2個大面上，再與相鄰元件的鋁箔引線片引出端相貼壓緊在一起，實現元件之間的串聯。

這種結構的元件和心子加工工藝簡單，連線可靠。該結構避免了銅箔引線片手工焊接可能造成的質量缺陷， 提高了電容分壓器的運行可靠性，同時有效提高了生產效率，近年在電容器行業被廣泛採用。鋁箔引線片替代銅箔引線片，降低了材料和加工成本，但沒有從根本上改變引線片邊緣尖角毛刺可能對介質的損傷。

2、無引線片鋁箔凸出串聯焊接結構

隨著鋁箔凸出焊接技術在高壓並聯電容器製造中的成功套用，引線片不再是必不可少的，無引線片串聯錫焊結構採用鋁箔凸出焊接技術，直接將相鄰的元件凸出的鋁箔電極左右交替用錫焊焊接在一起。這種結構避免了有引線片連線結構容易引起極板對介質的損傷以及邊沿效應、壓緊效應的影響，是一次電容分壓器元件連線結構上的跨躍式進步。採用這種結構以後電容分壓器的平均電場強度可以適當提高。而且這種結構的電容分壓器可藉助並聯電容器先進的自動化生產工藝，提高生產效率，簡化生產流程。

需要注意的是這種連線結構在極板串聯焊接的過程中容易形成虛焊、損傷等質量缺陷，尤其當分壓電容器元件電容很小，元件較薄的情況下，會給串聯焊接帶來困難。相信隨著電容器產品心子焊接工藝的進步，無引線片鋁箔凸出焊接結構將會有很大的套用空間。

3、無引線片壓接串聯結構

國外一些高壓電容器產品中採用了一種無引線結構的元件串聯方式，給人耳目一新的感覺。極板採用隱箔式結構，在元件卷繞後，2個鋁箔極板末端分別暴露在元件上下2個大面上，相鄰的元件相互貼緊壓接即可實現元件的串聯。在先進的自動化生產線上一次實現卷繞、試驗、堆疊、壓緊、打包等工作，有的通過鋁箔點焊，增強串聯連線點的可靠性。

這種結構大大簡化了生產工序，思路簡潔，很適合自動化生產，元件和心子生產效率高，減少了心子生產各個工序操作的分散性，有效提升了產品質量。國內已有廠家在嘗試研製全自動生產線，就是基於這種無引線結構電容分壓器展開的。國內採用這種新結構的產品已經有3年以上的成功運行經驗。

這種連線結構套用於CVT電容分壓器或者耦合電容器會造成高頻等值串聯電阻和高頻電容偏大的現象，但仍符合相關標準的要求。當然通信技術已經發生了根本性的變化，電力載波正在被光纜通信技術取代，高頻電阻和電容不再是一項有意義的參數。長期來看，隨著電容分壓器工藝技術的進步，這種無引線片壓接串聯結構最終將會成為電容分壓器元件引線結構的發展方向。

總結

無引線片壓接串聯結構的連線方式使得電容分壓器自動化生產成為可能，將大大提高生產效率。有些電容分壓器要求其固有電感要小，這種情況下採用鋁箔凸出焊接的元件電氣連線方式會起到更好的效果。當然，每一種連線方式各有它的特點，各個廠家在各自採用的連線結構上總結了很多經驗，也有其獨到之處，所以可根據其工藝特點選用適當的結構。