创新与实践TECHNOLOGY AND MARKET
潘振
(宁波市江北九方和荣电气有限公司，浙江宁波313020)
摘要：薄膜电容器作为铁路行业的关键零部件，在机车的牵引系统和辅变系统中起到重要作用，鉴于此，其运行安全性受到越来越多的关注。薄膜电容器的运行故障主要有击穿、漏夜、爆炸等，其中击穿是薄膜电容器常见的一种故障模式。就如何降低薄膜电容器击穿概率进行研究，以帮助电容器厂家提高电容器的耐压特性。
关键词：薄膜电容器；击穿；耐电压
Research on improving the withstand voltage strength of film capacitors
PAN Zhen
(NingUo JiangUel Gofrout Heroug Electria Co.,Lth.,NingUo313020,China)
Abstroch:As a kep component o-the railway industry,film capacitors play an important role in the traction system and auxiliary transformv-system o-locomotives-In view o-this,theiv operatWaat safety hcs receive-increasing attention-Th-operating fault-o-film capacitors mainly includv breandown, leanaav,exclosiou,eta-Among them,breakdown is a common mokv o-film canacitors.
This abiclv putt fobvary soma opinions on how to reduce the breandown proUaniPty o-film canacitors to help capacitor manufacturers improve thv withstand veltage o-canacitors characteristic.
Key words：film canacitcr；breakdown；withstand voltage
del:1.5999/j.issu.1006-5554.2001.02.009
0引言
近年来，随着我国经济的发展，人们对交通出行的要求越来越高。铁路作为一种可以快速到达的交通工具，已经成为我国的主要出行工具，中国的铁路里程包括超过9万km的常规铁路和大约1万km的高速铁路。到2950年，全国铁路里程预计将超过07万km o预计到2020年，中国高速铁路总长度将达到5万km o据统计,2020年铁路运输达到4.2亿人次，日均119万人次。
很显然，随着铁路的运输力量越来越大，铁路对机车的需求也越来越大，机车数量的增多，意味着薄
膜电容器的需求量也越来越大，而薄膜电容器作为机车主牵引系统和辅变系统中的重要零部件，其运行稳定性越来越受到机车制造厂家的重视，本文通过理论研究和试验验证，从设计和工艺等方面对提高电容器耐电压特性给出合理化建议。 1金属化膜
金属化膜是指在真空状态下，在聚丙烯(PP)薄膜上喷涂上一层薄薄的Zn/At合金，使该薄膜不仅具有绝缘介质的功能，还具有金属电极的功能。金属化膜的金属镀层的厚度用方阻表示，单位:Q/口；方阻值越大，镀层越薄，计算公式为：
人舎(1)
其中2是金属镀层电阻率丄为材料的电流流向长度,S 为电流截面积。
目前，金属化聚丙烯薄膜的耐电压强度一般为200V/mm，但是随着对电容器的要求越来越高，电容器小体积化越来越重要，在这个前提下，就需要提高金属化膜的耐电压特性。
金属化薄膜击穿，即金属化薄膜上存在的弱点，在外加电场的作用下，电容器发热使电弱点的耐电压强度进一步降低，在此情况下，经过一段时间后，金属化薄膜在积聚的能量和电压的作用下发生贯穿，发生贯穿所释放的能量无法使弱点周围的镀层蒸发，使得金属化膜的贯穿不断扩大，金属化膜发
化石工艺品
生烧结，最终导致电容器短路，容量发生衰减。击穿过程如图1所示。
图1自愈过程
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创新与实践技术与市场
2021年第28卷第2期
根据以上分析，影响聚丙烯薄膜耐电压特性主要有2个因素，即金属化膜基膜厚度和金属镀层厚度。在电容器体积和额定电压限制的情况下，采用更薄的金属化膜明显已经不合适，因此提高金属化膜方阻成了可以有效解决电容器耐电压特性的途径。2方案验证
2.1试验方案
分别选用8x75x2.5，方阻30~60O/口和8x75x2.5，方阻40~80O/口，花纹如图2所示的金属化薄膜分别制作试验样品2000VDC~1000—组，样品如图3所示。
图2金属化膜图3试验样品
樱桃采摘机其中，图3（a）为方阻30~660/口的试验样品，图3（b）为方阻40~80O/口的试验样品。
2.2试验过程
对试制的2000VDC~1000|±F样品按GB/T20121-2018规定的要求进行耐久性试验，耐久性试验要求如表1所示。
表1试验过程
试验过程试验要求
预处理阶段室温下在1.3U ndc通电保持最少16h
加压过程1施加2800VDC，持续250h，环境温度1 1000次充放电放电电流2000A
加压过程2施加2800VDC，持续250h，环境温度70°C 数据记录试验前后电容量和损耗2.3试验结果（见表2）
表2不同方阻的薄膜耐久性试验结果
（下转第32页）项点方案一方案二
膜规格8x75x2.58x75x2.5膜方阻/（O/口）30~6644~8
耐久性电压/VDC2802800
环境温度/C7077
初始容量/|jl F1001.31001.5
耐压第一阶段/jjl F1000.5996.5
1000次充放电/|jl F9984984.5
耐压第二阶段/|xF993.5965.6
容量衰减率/%0.56 3.6
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创新与实践
TECHNOLOGY AND MARKET
图4地毯清洁机虚拟样机
图5地毯清洁机实物双向呼叫
Voi. 28, No. 2,2021
3结语
本文设计了一种基于单片机控制的地毯清洁机，集喷洒制 泡、滚刷、吸干4种功能于一体，操作简单方便，体积小，质量 轻，能快速高效地清洁和干燥地面，替代人力降低劳动强度，确
保地毯被清洁干净并尽快投入使用，适合家庭的保养和使用,
并持久地提供美观清洁的地毯。
参考文献：
［1］ 王飞，张文昭，刘志壮，等.一种全自动鞋底清洁机的 设计［J ］电子制作,2019(1) ：3 -5.
组合式桥架［2］ 万蔚.新型多功能吸尘器的研究［D ］.武汉：湖北工业大
学,201.
［4］焦冬梅，李冬燕，张涛.吸尘器灰尘收集器壳注塑模具
设计［J ］-橡塑技术与装备,2220,46(6) ：55 -50.
基金项目：
塔里木大学大学生创新创业训练计划项目“快速智能清鞋
机 ”(22221757241)
作者简介：
李玲慧(2000—)，女，本科在读，研究方向：机械设计制造 及自动化。
马雪亭(1996—)，男，硕士研究生，讲师，从事林果业无损
检测。
防伪打印机(上接第29页)
由表2可知，在金属化膜厚度相同时，提高方阻，有利于提 高电容器的耐电压特性。
3结果分析
(0)
电容器自愈能量可表示为：
kU a C S
W , = —a -------------“ R"a a(p)
式中，U 为工作电压;C s 为试品电容;R 为金属化膜方阻;(P )是与自愈能量有关的层间压强的函数;u 1和an 分别为工
作电压、金属化膜方阻的幕指数系数。
由式(2)可知，金属化膜方阻越高，自愈能量越小，也就是
当金属化膜发生贯穿时产生的能量如果小于镀层的自愈能量, 则镀层不能挥发，金属化膜发生贯穿的地方会继续扩大，在宏 观上表现为电容器电容量衰减；如果金属化膜发生贯穿时产生
的能量大于镀层的自愈能量，则镀层随着金属化膜贯穿时而挥
发，导致金属化膜贯穿处的周围金属镀层脱落，宏观上表现为 电容器电容值发生微弱的衰减。
4结果与建议
特性的研究，并得出如下结论。
1 /提高金属化膜方阻，有利于提高金属化电容器的耐电压
特性。
2) 提高金属化膜方阻，可有效降低金属化镀层的自愈能量
和电容器电容值衰减率。
3) 额定电压0 002 VDC，金属化膜厚度为5 |xm，其最佳方 阻在44 -80 Q/口。
参考文献：
J ］李化，章妙，林福昌，等.金属化膜电容器自愈理论及规律
旋流沉砂器研究［］•电工技术学报,2012,27(9) :01 -205.
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2005,29(1 ：31 -39.
［］陈永真.电容器及其应用［M ］北京：科学出版社,2025.
作者简介：
潘振(186—)，男，安徽阜阳人，本科，助理工程师，从事电
容器设计开发。
本文主要研究了提高金属化膜方阻对金属化电容器耐压
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