一種用于金屬化膜自愈實(shí)驗(yàn)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于高電壓電工領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于金屬化膜自愈實(shí)驗(yàn)的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬化膜是在有機(jī)薄膜表面蒸鍍一層極薄的金屬層，蒸鍍的金屬可以是金、銀、鋁、鋅、鋁鋅復(fù)合等，一般多采用鋁或者鋁鋅復(fù)合，厚度極薄(納米級(jí))，使其具有自愈(在擊穿點(diǎn)周圍由于電流的作用，將擊穿點(diǎn)周圍的電極蒸發(fā)，進(jìn)而使玻璃電容器恢復(fù)絕緣)能力，金屬化膜的自愈過(guò)程是一個(gè)快速擊穿放電并伴隨發(fā)光發(fā)熱的過(guò)程，既有物理變化也有化學(xué)變化。
[0003]在介質(zhì)薄膜中存在一些區(qū)域的擊穿場(chǎng)強(qiáng)低于周圍區(qū)域，這些區(qū)域稱為“電弱點(diǎn)”。電容器工作時(shí)，外施電壓升高，電弱點(diǎn)處薄膜先擊穿形成放電通道，電荷通過(guò)放電通道形成大電流。由于金屬層非常薄且方阻較大，擊穿點(diǎn)處大電流產(chǎn)生焦耳熱使得局部溫度非常高，使周圍金屬層受熱蒸發(fā)并向外擴(kuò)散，金屬蒸汽易被電離形成等離子體，隨著蒸發(fā)面積擴(kuò)大，等離子體放電電弧難以持續(xù)時(shí)電弧將熄滅，電容器恢復(fù)絕緣，局部擊穿放電不會(huì)影響到整個(gè)電容器，這一過(guò)程稱為金屬化膜電容器的“自愈”，自愈后電容器能繼續(xù)工作，金屬化膜電容器的自愈性能使電容器壽命大大延長(zhǎng)。
[0004]自愈性能使金屬化膜電容器的可靠性大大提高，可以工作在儲(chǔ)能介質(zhì)的臨界擊穿場(chǎng)強(qiáng)下，故能具有很高的儲(chǔ)能密度。在如艦載電磁炮和飛機(jī)水下探測(cè)技術(shù)等對(duì)儲(chǔ)能密度要求高的應(yīng)用場(chǎng)合，金屬化膜電容器是最佳選擇。
[0005]金屬化膜電容器自愈能否成功的關(guān)鍵是自愈能量的大小。當(dāng)金屬化膜電容器工作場(chǎng)強(qiáng)較高時(shí)，將在電場(chǎng)強(qiáng)度高的情況下發(fā)生放電擊穿，若金屬電極較厚，自愈能量較大，放電電弧作用時(shí)間較長(zhǎng)，將加劇介質(zhì)膜的老化，很大的自愈能量將不僅僅蒸發(fā)金屬電極使自愈面積增大，而且使放電區(qū)域的介質(zhì)層受熱融化，最終導(dǎo)致整個(gè)電容器熱擊穿，此時(shí)電容器將失效。在自愈發(fā)生時(shí)，金屬化膜上的壓強(qiáng)也會(huì)影響其自愈性能，當(dāng)壓強(qiáng)增加到一定程度時(shí)，將會(huì)使自愈時(shí)的電弧更快的熄滅，減小自愈能量以及自愈面積，增加金屬化膜電容器的壽命。綜上所述，要提高金屬化膜電容器的儲(chǔ)能密度、可靠性和壽命，必須研究金屬化膜電容器的自愈特性，尋求減小自愈能量、自愈持續(xù)時(shí)間和自愈面積的方法和措施。
[0006]近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外的許多學(xué)者也對(duì)金屬化膜的自愈特性進(jìn)行研究，但是這些實(shí)驗(yàn)室研究普遍面臨以下不足:
[0007](I)實(shí)驗(yàn)時(shí)所用的壓強(qiáng)偏低；目前文獻(xiàn)所見的金屬化膜自愈試驗(yàn)中使用的壓強(qiáng)最高為5MPa，這個(gè)壓強(qiáng)低于金屬化膜電容器內(nèi)部的實(shí)際壓強(qiáng)，由于電容器是金屬化膜卷繞而成，其內(nèi)部壓強(qiáng)要高于外部壓強(qiáng)，內(nèi)部壓強(qiáng)可達(dá)數(shù)十MPa，這使得這些研究并不能真實(shí)反映電容器內(nèi)部的實(shí)際情況；
[0008](2)反映金屬化膜自愈特性的物理量?jī)H有電學(xué)參數(shù)；由于金屬化膜自愈過(guò)程不僅伴隨著電學(xué)參量的變化，其自愈過(guò)程的電弧發(fā)光也在一定程度上反映自愈情況。自愈光譜特性的分析也在一定程度上反映自愈的過(guò)程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種用于金屬化膜自愈實(shí)驗(yàn)的裝置，其目的在于，利用該裝置為金屬化膜提供足夠大的壓強(qiáng)以有效模擬金屬化膜電容器的層間壓強(qiáng)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)金屬化膜自愈過(guò)程中自愈光譜的測(cè)量，用以研究其自愈特性，以克服現(xiàn)有自愈特性研究方法中存在的不足。
[0010]為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于金屬化膜自愈實(shí)驗(yàn)的裝置，包括底座、觀察窗、透明板、絕緣件、壓力傳感器、金屬連接件、液壓裝置、多個(gè)拉桿、以及頂板，底座通過(guò)拉桿與頂板固定連接，拉桿與底座固定連接，觀察窗開設(shè)于底座的中央，用于觀察自愈實(shí)驗(yàn)中的發(fā)光現(xiàn)象，采集自愈實(shí)驗(yàn)的光譜，并分析自愈實(shí)驗(yàn)的產(chǎn)物，透明板的底面設(shè)置于底座上，絕緣件的頂部與壓力傳感器的底部固定連接，壓力傳感器的頂部與金屬連接件的底部接觸，用于與金屬連接件配合傳遞壓力，金屬連接件的頂部與液壓裝置的底部接觸，用于將液壓裝置所施加的壓強(qiáng)傳遞給壓力傳感器，液壓裝置的頂部與頂板固定連接。
[0011]優(yōu)選地，所述裝置還包括多個(gè)水平調(diào)節(jié)螺栓，其與拉桿背離頂板的一端連接，用于對(duì)所述裝置進(jìn)行水平調(diào)節(jié)。
[0012]優(yōu)選地，所述裝置還包括硅膠板，其設(shè)置于透明板和絕緣件之間，用于利用其存在的粘性。將金屬化膜樣品更平整地鋪設(shè)于其上。
[0013]優(yōu)選地，透明板的頂面與硅膠板的底部接觸，絕緣件的底部與硅膠板的頂部接觸。
[0014]優(yōu)選地，壓力傳感器由合金鋼制成，其內(nèi)部設(shè)置有應(yīng)變片，其側(cè)面安裝有數(shù)據(jù)輸出端。用于將壓力傳感器采集的壓強(qiáng)數(shù)據(jù)輸出并顯示。
[0015]按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種利用金屬化膜自愈實(shí)驗(yàn)的裝置實(shí)現(xiàn)金屬化膜自愈實(shí)驗(yàn)的方法，包括以下步驟:
[0016](I)將金屬化膜樣品與第一電阻和第二電阻串聯(lián)后與電容器并聯(lián)，然后將該并聯(lián)部分與第三電阻串聯(lián)，并連接至直流高壓電源的兩端，直流高壓電源的低壓端接地；
[0017](2)將絕緣件和壓力傳感器從裝置中取出，將金屬化膜樣品貼于透明板上，然后將絕緣件和壓力傳感器放置于透明板上；
[0018](3)通過(guò)液壓裝置施加壓強(qiáng)，通過(guò)數(shù)據(jù)輸出端輸出的壓強(qiáng)數(shù)據(jù)對(duì)施加的壓強(qiáng)進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)達(dá)到實(shí)驗(yàn)所需壓強(qiáng)時(shí)，停止加壓；
[0019](4)通過(guò)直流高壓電源施加電壓，直至金屬化膜樣品發(fā)生自愈。
[0020]總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果:
[0021]1、通過(guò)液壓裝置的改進(jìn)，可以使壓強(qiáng)提高到1MPa左右，大大滿足了自愈實(shí)驗(yàn)對(duì)于壓強(qiáng)的需求；
[0022]2、在該裝置中預(yù)留觀察窗，不僅可以觀測(cè)自愈現(xiàn)象，而且還可以采集自愈光譜，對(duì)自愈過(guò)程做進(jìn)一步的分析。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本發(fā)明自愈實(shí)驗(yàn)電路的原理圖。
[0024]圖2是本發(fā)明用于金屬化膜自愈實(shí)驗(yàn)的裝置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0026]本文中的自愈實(shí)驗(yàn)裝置指能夠?qū)饘倩みM(jìn)行自愈實(shí)驗(yàn)，并能夠提供一定壓強(qiáng)和能夠觀測(cè)自愈現(xiàn)象的實(shí)驗(yàn)裝置。
[0027]圖1為金屬化