一种电容器破坏性试验装置和方法与流程

技术领域：

本发明涉及元器件检测技术领域，特别是涉及一种交流电动机电容器破坏性试验装置。

背景技术：
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交流电动机电容器广泛应用于交流电动机的启动和运转中，具有体积小、价格低、重量轻、损耗小、自愈效果好等特点。在电容器的使用当中，当其某一元件在特定环境下绝缘程度下降，将产生较大的热量，内压增大，使电容器外壳膨胀变形，甚至爆炸。因此根据gb/t3667.1-2016中规定了电容器的安全防护等级，不同材料的电容器需满足标准中规定的安全防护等级，在规定的试验条件下进行破坏性试验，通过该试验才能保证电容器在使用时是安全的。

图1显示了根据gb/t3667-2015中规定s3安全防护等级中规定的测试网络。但是现有的测试仅仅限定直流去耦电容器c容量不得小于10倍的被试电容器cx容量，如cx容量大小为1uf-80uf时，所述直流去耦电容器c容量为10uf-800uf，但是由于被试电容器cx容量未知，因此在选择所述直流去耦电容器c容量时，为了保险起见，尽量选择较大的容量以满足实验需要；但是所述大容量直流去耦电容器c带来一个副作用，即当所述直流去耦电容器容量较大且固定时（如超过15倍的被试电容器容量），由于直流去耦电容器在回路中会对样品进行放电，若因被试电容器样品本身的绝缘度降低，将会使通过被试电容器瞬间的电流增大，热量急剧上升，内部膨胀，而导致电容器出现爆炸起火等现象，而该现象不能认为是被试电容器不符合标准中的规定。

技术实现要素：
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本发明设计采用交直流叠加的试验方式，针对性的对交流电动机电容器破坏性试验进行验证，为电容器厂家提供可靠性的确切参数，也为使用电容器的用户提供产品的真实质量依据。

本发明提供一种电容器破坏性试验装置，包含交流电源模块，直流电源模块和控制模块；所述交流电源模块包含升压变压器t1和t2，分压电阻r1和r2，熔断器f2，电感l1，电流互感器，直流去耦电容器网络，第一交流电压采样电路和交流电流采样电路；市电供电连接至所述升压变压器t1，所述升压变压器t1连接至升压变压器t2，所述升压变压器t2的两个输出端连接所述分压电阻r1和r2串联组成分压电路，第一交流电压采样电路并联连接至r2两端，所述第一交流电压采样电路与所述控制模块连接；熔断器f2和电感l1串联后一端连接至所述变压器t2的第一输出端与所述电阻r1的中间，另一端串联连接直流去耦电容器网络后作为所述交流电源模块的第一输出端，所述变压器t2的另一输出端串联连接电流互感器后作为交流电源模块的第二输出端，所述电流互感器并联所述交流电流采样电路，所述交流电流采样电路连接至控制模块；控制模块调节所述直流去耦电容器网络的输出电容的大小；

所述直流电源模块包含调压器t3，变压器t4，高压整流桥d1，电阻r4-r7，电容c8-c9，二极管d2和直流电压采样电路；市电供电连接至所述调压器t3，所述调压器t3连接至变压器t4，所述t4连接至高压整流桥d1作为输入的第一端和第二端，所述高压整流桥d1作为输出的第三端和第四端并联电阻r4和电容c8，所述高压整流桥d1的第三端串联连接电阻r5和二极管d2后作为所述直流电源模块的第一输出端，所述高压整流桥d1的第四端直接作为所述直流电源模块的第二输出端，电阻r6一端连接至所述电阻r5和二极管d2的中间，另一端串联连接电阻r7后连接至所述高压整流桥d1的第四端组成分压电路，且所述电阻r7两端并联连接电容c9，所述直流电压采样电路并联至电阻r7两端且所述直流电压采样电路与控制模块连接；所述直流电源模块的第一输出端与所述交流电源模块的第一输出端连接，所述直流电源模块的第二输出端与所述交流电源模块的第二输出端连接，被测试电容器cx的两端分别连接至所述第一输出端和第二输出端。

其中所述直流去耦电容器网络的具体组成为：交流接触器j3-j10分别与电阻r3，电容c1-c7一一串联后，再并联组成所述直流去耦电容器网络。

一种电容器破坏性试验方法，其特征在于：交流电源模块使用变压器t1和t2对输入的市电电压进行升压，调节至1.3倍被试电容器额定交流电压，所述变压器t2的第一输出端依次串联连接熔断器f2，电感l1和直流去耦电容器网络后连接被测试电容器cx第一端，所述变压器t2的第二输出端串联连接电流互感器后连接被测试电容器cx第二端；对所述交流电源模块的输出电压和输出电流进行采样并反馈到控制模块；直流电源模块利用变压器t4对输入的市电电压进行升压，通过高压整流桥d1对输入的升压电压进行整流滤波，调节至10倍被试电容器额定直流电压，对所述直流电源模块进行电压采样后反馈到控制模块；控制模块用于根据所述交流电流采样电路，交流电压采样电路和直流电压采样电路的值调节所述直流去耦电容器网络的输出电容的大小，使之与被测试电容cx的额定要求的电容大小相匹配。

其中所述直流去耦电容器网络的具体组成为：交流接触器j3-j10分别与电阻r3，电容c1-c7一一串联后，再并联组成所述直流去耦电容器网络。

本发明可以可精确实现直流去耦电容与被测试电容的精确匹配。

附图说明：

图1为s3破坏性试验图；

图2为电容器破坏性试验装置图；

图3为交流电源模块图；

图4为直流电源模块图；

具体实施方式：

本发明专利可由三个部分组成：交流电源模块，直流电源模块和控制模块，如图2所示。

交流电源部分如图3所示：交流电源部分采用调压器t1调节市电输入电压，并通过变压器t2对输入的市电电压进行升压，调节至1.3倍被试电容器额定交流电压。f1为80a快速熔断器；交流接触器j1为交流试验开关；f2为25a快速熔断器，即图1中的f1；

电阻r1和r2组成分压电路，用于对交流电压采样，输出后可连接至表头或者电压取样电路进行取样控制。电流互感器currenttransformer用于耦合测试回路中的交流电流，电阻取样后经过放大后连接至表头或者通过取样电路进行取样控制。

l1为去耦电感，即图1中的l1，其值约为10mh，保证其在所有切换模式下不发生谐振。

交流接触器j3为直流去耦电容器（c1~c10）和被试电容器cx放电开关，保证直流去耦电容器（c1~c10）和被试电容器cx在试验结束后可通过电阻r3进行放电，防止因误操作导致人体触电等安全隐患。

交流接触器j4-j10为直流去耦电容器的切换开关，通过开关切换组合的方式，可实现不同容量被试电容器cx的试验范围（根据标准中规定，直流去耦电容器容量不得小于10倍的被试电容器容量）。该切换为本次设计的创新点之一，标准中仅规定了直流去耦电容器容量不得小于10倍的被试电容器容量，但是在实际测试过程中，若采用固定的容量的直流去耦电容器，在以200v/min的调压速度调节直流电压时，升压过程或达到10额定直流电压时，直流电源因100kω限流电阻，并不会对被试电容器实际产生太大影响，若因被试电容器样品本身的绝缘度降低，而直流去耦电容器在回路中会对样品进行放电，若直流去耦电容器的容量过大（超过15倍的被试电容器容量），将会使通过被试电容器瞬间的电流增大，热量急剧上升，内部膨胀，而导致电容器出现爆炸起火等现象，而该现象不能认为是被试电容器不符合标准中的规定。因此在本设计中采用切换不同容量电容器，并且可以多个直流耦合电容器并联的方式进行试验，可大大提高试验结果的可靠性，更加确切的反应被试电容器的真实试验状态。

直流电源部分如图4所示：直流电源部分采用调压器t3调节市电输入电压，并通过变压器t4对输入的市电电压进行升压，通过高压整流桥d1对输入的升压电压进行整流滤波，调节至10倍被试电容器额定直流电压。图中f3为5a快速熔断器；交流接触器j2为直流通断开关；r4和c8组成滤波电路，滤除输出直流电压的交流分量；r5为限流电阻，即图1中的100kω/5kv电阻；r6、r7和c9为分压滤波电路，用于直流电压的采样，可以通过表头或者电压取样模块进行电压取样控制；d1为交流去耦高压二极管，即图1中的高压二极管d。

控制模块根据所述交流电流采样电路，交流电压采样电路和直流电压采样电路的值调节所述直流去耦电容器网络的输出电容的大小，使之与被测试电容cx的额定要求的电容大小相匹配。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。