薄膜電容測試方法詳解

1、薄膜電容測試方法詳解1.準(zhǔn)備設(shè)備、工具：所需工具及其規(guī)格型號(hào)如表一所示：表一（工具規(guī)格型號(hào)）品名規(guī)格/型號(hào)數(shù)量品名規(guī)格/型號(hào)數(shù)量調(diào)壓器0V450V/三相1臺(tái)電流表UNI-T1臺(tái)萬用表FLUKE-117C1臺(tái)測溫儀TM-902C1臺(tái)電橋測試儀Zen tech1臺(tái)雙綜示波器LM620（型1臺(tái)游標(biāo)卡尺mm/i nch1把變壓器MTT-120K1臺(tái)耐壓測試儀CC2672/型1臺(tái)分流器TM-902C2把2. 外觀物理檢測2.1首先需檢查待測電容是否有正規(guī)的 產(chǎn)品規(guī)格說明書，其中需包括產(chǎn)品名稱、規(guī)格 型號(hào)、安裝尺寸、工藝要求、技術(shù)參數(shù)以及供應(yīng)商名稱、地址及其聯(lián)系方式，以確保此 批次產(chǎn)品是由正規(guī)廠商提供。2

2、.2參考產(chǎn)品規(guī)格說明書的工藝參數(shù)，觀察電容的外觀、顏色、及其材質(zhì)等參數(shù)是 否與其所標(biāo)注的工藝指標(biāo)一致。2.3用游標(biāo)卡尺對(duì)電容的安裝尺寸進(jìn)行確認(rèn)，確保電容的直徑、高度、最大高度、以及 引出端的直徑與間距等參數(shù)在產(chǎn)品工藝的誤差范圍之內(nèi)。2.4檢查電容的外觀，確保其外觀整潔、無明顯的變形、破損、裂紋、花斑、污濁、銹 蝕等不良狀況；且其標(biāo)識(shí)清晰牢固、正確完整。2.5檢查其引出端子，保證其端子端正、無氧化、無銹蝕、無影響其導(dǎo)電性能等狀況， 且引出端子無扭曲、變形和影響插拔的機(jī)械損傷。3. 數(shù)字電橋測試3.1用電橋測試其實(shí)際容量與標(biāo)稱容量是否一致（金屬化薄膜電容一般會(huì)有土 5%的誤差 范圍），其損耗角正切

3、值tan 9 （即D值）大小是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)（薄膜電容器 tan 9 < 0.0015，電解電容器 tan 9 < 0.25 ）。3.2對(duì)Zen tech電橋測試儀的使用，正確連接電源以后，按“ POWER鍵開啟測試儀的 工作電壓；按“ LCR鍵選擇測試類型（L:電感，C:電容，R:電阻）。3.3按“UP與“ DOWN鍵選擇測試量程（卩F、nF、pF）,按“ FRE Q鍵選擇測試頻率（100HZ 120HZ 1KHZ，可根據(jù)廠商提供的技術(shù)參數(shù)來選擇所需的測試頻率。3.4按“SERIES （串聯(lián)）與“ PARALLEL （并聯(lián)）選擇測試的連接方式，對(duì)電阻而言 阻抗小于1K用串聯(lián)，1K

4、到幾十K串并聯(lián)都可以，阻抗大于幾百 K或M的量級(jí)就用并聯(lián) 模式。如果被測元件是大電感或小電容要用并聯(lián)模式，測試元件是小電感或大電容用串 聯(lián)模式。且對(duì)小電感小電容適當(dāng)提高測試頻率可以提高測量精度。3.5設(shè)置完成后將電橋測試端口（ “LOW/與“HIGH）連接到電容兩端，用標(biāo)簽紙分別記 下其在顯示屏上的容量值與損耗值。并將標(biāo)簽紙貼到相應(yīng)的電容上，以便后續(xù)分析。4耐壓測試4.1用耐壓測試儀對(duì)電容的極間耐壓，極殼耐壓進(jìn)行測試，以確保電容的耐壓品質(zhì)符合 相應(yīng)的技術(shù)要求，因此項(xiàng)測試會(huì)產(chǎn)生高達(dá)數(shù)千伏的高電壓， 所以測試過程中要規(guī)范要求， 確保人身安全。4.2參考產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)，對(duì)測試時(shí)間進(jìn)行設(shè)置，按“定時(shí)調(diào)節(jié)

5、）選擇測試時(shí)間（例如薄膜電容加2倍Un時(shí)，2S無永久性擊穿）；將“手控”與“定時(shí)”按鈕，調(diào)節(jié)至“定時(shí)） 檔位。4.3對(duì)電壓類型的調(diào)節(jié)，薄膜電容選擇“ AC檔位，電解電容選擇“ DC檔位；打開測 試儀電源，按下測試儀手柄的開關(guān)，根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)調(diào)節(jié)測試電壓（此處單位為KV）， 一般選擇2倍Un的測試電壓，對(duì)“漏電流”的設(shè)置一般情況下以 0.2mA為標(biāo)準(zhǔn)。4.4此后將測試儀的零線端與電容一端連接，火線探針一端與電容另一端接觸，并按下 手柄的按鈕，在“定時(shí)）時(shí)間完成后，如果測試儀的“超漏”指示燈不亮，警示蜂鳴器 不響，表明此項(xiàng)測試合格。4.5極殼間耐壓的測試，對(duì)Un < AC660V時(shí)，測試電

6、壓調(diào)至3000 Vac，測試時(shí)間10S ; 而對(duì)Un > AC560V時(shí)，測試電壓調(diào)至6000V，測試時(shí)間10S，根據(jù)“超漏”指示燈的 狀態(tài)判別其是否合格。而對(duì)電解電容的耐壓測試，要嚴(yán)格按照其隨身所帶技術(shù)參數(shù)經(jīng)行 測試，以防測試電壓設(shè)置過高而使電容爆破。5過電壓測試5.1在輸電和配電網(wǎng)中、以及電氣設(shè)備的開關(guān)瞬間，都會(huì)產(chǎn)生一定強(qiáng)度的過電壓，為了 應(yīng)對(duì)相關(guān)相關(guān)情況下的電壓波動(dòng)，需電容能夠在一定的電壓范圍內(nèi)保持正常穩(wěn)定工作。5.2對(duì)薄膜電容而言，按照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：當(dāng)工作電壓達(dá)到 1.1Un時(shí)，電容可持續(xù)正 常工作8小時(shí)，而當(dāng)工作電壓達(dá)到1.15 Un時(shí)，要求電容持續(xù)正常工作 30分鐘，當(dāng)工

7、作電壓達(dá)到1.2 Un時(shí)，要求電容持續(xù)正常工作 5分鐘，當(dāng)工作電壓達(dá)到1.3 Un時(shí)，要求電容持續(xù)正常工 作1分鐘。5.3此項(xiàng)的過電壓測試，可在電容端加線電壓，用調(diào)壓器將電壓緩慢調(diào)高到所需電壓， 在調(diào)節(jié)過程中要用電流表監(jiān)測其電流變化，防止出現(xiàn)異常情況而損壞調(diào)壓器。同時(shí)因此 項(xiàng)某些測試項(xiàng)目所需時(shí)間比較長，可有針對(duì)性的測試（如可只測試1.2Un與1.3Un兩項(xiàng)）。5.4在拆卸電容的過程中，電容會(huì)因充電而殘留相當(dāng)高部分的電壓，則在此操作過程中，要用燈泡負(fù)載進(jìn)行放電，以確保人身安全；不可將電容兩級(jí)直接短路，以免損壞電容、 對(duì)電容的使用壽命造成影響。6紋波電壓測試6.1狹義上的紋波電壓，是指輸出直流電壓

8、中含有的工頻交流成分。我國工頻頻率是50Hz,所以紋波電壓以工頻50Hz或50Hz的整數(shù)倍計(jì)取。具體取50Hz還是50Hz的倍數(shù)， 取決于整流電路的類型。對(duì)于半波整流，取50Hz；對(duì)于全波整流，取50Hz的2倍即100Hz; 對(duì)于三相半波整流，取50Hz的3倍即150Hz;對(duì)于三相全波整流，取50Hz的6倍即300Hz= 6.2對(duì)電容紋波電壓的測試，首先將薄膜電容固定到測試臺(tái)上，且測試臺(tái)能夠提供與薄 膜電容額定電壓大小相等的直流電壓，而后將電容并聯(lián)到直流電源上。6.3對(duì)示波器的設(shè)置，要先將其設(shè)置為直流測試檔位，且因示波器耐壓范圍不高于400V, 所以在用示波器測量電壓波形的過程中，要在示波器探

9、頭一端加裝一無感電容進(jìn)行隔 離，并將其連接到電容的兩端。6.4在測試過程中，要用調(diào)壓器將直流電壓慢慢調(diào)高到額定電壓（即與交流額定電壓大 小相等），同時(shí)用電流表監(jiān)測其電流情況（正常情況下，電流幾乎為零），且要密切關(guān)注示波器顯示的變化，選擇正確的量程，保證能從示波器波形上準(zhǔn)確讀出電壓的大小。6.5用相機(jī)拍下紋波波形，且用標(biāo)簽紙記錄示波器的量程與格數(shù)（即計(jì)算出紋波電壓） 并將其貼到相應(yīng)的電容之上，以備后續(xù)分析比較之用。6.6記錄完畢后，斷開直流電源，用燈泡負(fù)載進(jìn)行放電后，將測試電容拆下測試臺(tái)。 花木蘭7電壓、電流移相角的測試7.1理想情況下，電容兩端的電流波形要超前于其兩端電壓波形90°,

10、但實(shí)際電容器并不是理想的純電容電路，由于極板間電介質(zhì)總會(huì)有一些漏電，實(shí)際的電流波形超前電壓 波形要小于90°，此項(xiàng)測試要從直觀的角度將其損耗角偏差讀出。7.2具體操作為，先將電容固定到測試臺(tái)上，而后將交流電源連接線一端串接一分流器 后，再將其與電容連接。以便通過用示波器對(duì)分流器電壓的測試而檢測其電流（分流器 上電流與電壓同頻同相）。7.3因電容的額定電壓比較高，而示波器又有一定的耐壓范圍，所以其不能直接檢測其 兩端電壓相位，需將兩個(gè)采樣變壓器（220V 20V）次側(cè)串聯(lián)，二次側(cè)并聯(lián)，經(jīng)低壓 采樣后連接到示波器探頭兩端。7.4而后用雙綜示波器同時(shí)檢測電容兩端的電壓（經(jīng)采樣變壓器）與電流

11、（經(jīng)分流器） 調(diào)節(jié)調(diào)壓器，讓電容電壓緩慢上升，同時(shí)密切關(guān)注電流大小的變化，且要注意示波器上 波形相位的差異（因示波器探頭正負(fù)端接反，會(huì)有電壓超前電流的情況出現(xiàn)，要及時(shí)調(diào) 整）。7.5用調(diào)壓器將電壓調(diào)到額定電壓后，觀察電壓波形是否有失真情況（有失真情況可適 當(dāng)調(diào)低電壓或更換采樣變壓器），而后讀出相位角損耗偏差，并用相機(jī)拍下圖片，以備 后續(xù)分析之用。7.6拆卸過程中，要先將電壓調(diào)低，并用燈泡負(fù)載放過電后，方可將其拆下，以確保萬 無一失。8漏電流的測試8.1電容介質(zhì)不可能絕對(duì)不導(dǎo)電，當(dāng)電容加上直流電壓時(shí)，電容器會(huì)有漏電流產(chǎn)生。若 漏電流太大，電容器就會(huì)發(fā)熱損壞。除電解電容外，其他電容器的漏電流是極小

12、的，故 用絕緣電阻參數(shù)來表示其絕緣性能；而電解電容因漏電較大，故用漏電流表示其絕緣性能（與容量成正比）。對(duì)電容器施加額定直流工作電壓將觀察到充電電流的變化開始很大，隨著時(shí)間而下降，到某一終值時(shí)達(dá)到較穩(wěn)定狀態(tài)這一終值電流稱為漏電流。8.2間接測量方法為：先將電解電容固定到測試臺(tái)上，而后將其與直流電源連接，并在 直流電源與電解電容之間串聯(lián)一 1000土 100Q的電阻。8.3此項(xiàng)測試中要保證電解電容正負(fù)極的接法正確，且用調(diào)壓器將直流電壓緩慢調(diào)節(jié)到 電容的額定電壓（不能調(diào)節(jié)過快，以防將測試電阻燒毀），穩(wěn)定工作五分鐘后，用萬用表測量測試電阻兩端的電壓，進(jìn)而求出其漏電流。8.4直接測量方法為：在電容與直

13、流電源之間外加串聯(lián)一空氣開關(guān)，先將直流電源空開 與外加空開分別閉合，調(diào)節(jié)調(diào)壓器給電容充電五分鐘。8.5而后將兩個(gè)空開分別斷開，在外加空開不與電容直接相連的一側(cè)串聯(lián)一數(shù)字萬用表（電流檔位），而后將兩個(gè)空開分別閉合，五分鐘穩(wěn)定工作后，從萬用表上直接讀出其 漏電流的大小。8.6切忌不可在未給電容充電時(shí)直接將萬用表串聯(lián)到線路中，因開始充電電流較大，稍 不慎會(huì)將萬用表燒壞。8.7在拆卸過程中，首先要先用燈泡負(fù)載給電容放電，在放電時(shí)要先將萬用表拆下，并 且要保證放電電流不通過測試電阻，以防將測試電阻與萬用表損壞。9同機(jī)對(duì)比測試9.1同機(jī)對(duì)比測試是通過對(duì)同臺(tái)機(jī)器，相同安裝位置，相同型號(hào)，但不同廠商的電容進(jìn)

14、行的測試，通過用示波器對(duì)其波形的對(duì)比檢測，可以直觀的分析出電容性能的優(yōu)良。9.2此處可以用一臺(tái)CHP3030勺機(jī)器為例，先用示波器記錄其上電解電容漏電流的波形 （示波器探頭側(cè)要加無感電容進(jìn)行隔離），記錄輸入、旁路、輸出、逆變?yōu)V波等不同位 置電容的紋波波形（探頭側(cè)要用采樣變壓器進(jìn)行低壓采樣）。9.3而后將上述位置電容用不同廠商的電容分別逐次進(jìn)行替換，并用示波器記錄其電容 兩端的波形，并將所得兩種波形進(jìn)行對(duì)比分析。9.4此項(xiàng)測試過程中要保證安全操作，特別是對(duì)電解電容，拆卸時(shí)務(wù)必用燈泡負(fù)載對(duì)其進(jìn)行放電，確保無安全隱患的出現(xiàn)。10同型號(hào)UPS寸比測試10.1同型號(hào)UPS對(duì)比測試，即是用兩臺(tái)相同型號(hào)的U

15、PS機(jī)器，相同位置安裝不同廠商提 供的電容進(jìn)行的對(duì)比測試（此處以兩臺(tái) CHP3030KV機(jī)器，一臺(tái)上面安裝“江海”公司 提供的電解電容，一臺(tái)上面安裝“ EACO公司提供的電解電容為例）。10.2兩臺(tái)CHP3030KV安裝好電解電容后，在雙綜示波器探頭的兩端分別加裝一無感電 容，并將其分別并聯(lián)到兩臺(tái)機(jī)器電解電容的兩端。10.3而后兩臺(tái)機(jī)器同時(shí)開機(jī)，開始十五分鐘內(nèi)每隔三分鐘記錄一下IGBT三相的模塊溫度，而后每十分鐘記錄一次IGBT溫度，持續(xù)測試記錄120分鐘左右。10.4同時(shí)將雙綜示波器的兩路檢測調(diào)節(jié)到相同衰減倍率，相同周期，相同幅值的檔位， 對(duì)兩廠商提供電解電容的紋波進(jìn)行跟蹤測試。10.5同理

16、而言，將兩臺(tái)UPS分別帶上50%勺負(fù)載后進(jìn)行測試，持續(xù)測試120分鐘，記錄 三相IGBT模塊的溫度，并用相機(jī)記錄其紋波波形，以備后續(xù)分析之用。10.6而后將兩臺(tái)UPS機(jī)器帶上100%勺負(fù)載經(jīng)行測試，持續(xù)測試 240分鐘左右，記錄其 模塊溫度及其紋波波形。10.7測試完成后，需將機(jī)器還原，在拆卸電解電容的之前必須先用燈泡負(fù)載對(duì)其進(jìn)行放 電處理，而后將所測得數(shù)據(jù)與紋波波形進(jìn)行分析處理，并將各項(xiàng)溫度繪制成溫度曲線， 不同廠商間進(jìn)行對(duì)比分析。11電容的容量及其溫升測試11.1電容在生產(chǎn)過程中，因其生產(chǎn)工藝及其所用材質(zhì)的局限性， 電容的標(biāo)稱容量與實(shí)際 容量之間會(huì)有不同程度的誤差，且在某些情況下，此種誤差

17、會(huì)因電容的長期工作而變大。11.2此外電容在工作過程中，因自身損耗等某些原因的存在，會(huì)在電容工作過程中出現(xiàn) 溫度上升的現(xiàn)象，溫度超過一定的范圍后將會(huì)直接影響到電容的品質(zhì)因數(shù)及其使用壽 命。11.3因容量與溫升測試將會(huì)持續(xù)160個(gè)小時(shí)左右，時(shí)間較長，所以可以將不同廠商的電 容分批后同時(shí)進(jìn)行測試。隨之其會(huì)產(chǎn)生較大電流且電容的額定電壓較高，因而此處需用100KVA左右的變壓器進(jìn)行升壓隔離。11.4具體操作方法為，將同廠商同型號(hào)的三個(gè)電容按星形接法進(jìn)行連接（即將升壓隔離變壓器的三路輸出側(cè)分別與三個(gè)電容的一端相連，而后將三個(gè)電容的另一端用匯流條相連），由此可進(jìn)行多路、多組、不同廠商、不同型號(hào)的電容同時(shí)測試（但要考慮調(diào)壓器 的容量，防止將其損壞）。11.5記錄數(shù)據(jù)時(shí)，要先對(duì)電容進(jìn)行識(shí)別編號(hào)，而后將測試電壓調(diào)節(jié)到額定電