一种TSR型无衰减滤波电容器的制作方法

一种tsr型无衰减滤波电容器
技术领域
1.本发明涉及电容器领域，尤其涉及一种tsr型无衰减滤波电容器。


背景技术：

2.电容器是指两个相互靠近的导体，中间夹一层不导电的绝缘介质。当电容器的两个极板之间加上电压时，电容器就会储存电荷。电容器在调谐、旁路、耦合、滤波等电路中起着重要的作用。滤波电容器是一种储能器件，常安装在整流电路两端用以降低交流脉动波纹系数以提升高效平滑直流输出。
3.然而，现有的电容器往往由于电容芯子容易损坏等原因，导致电容器整体无法使用，存在电容器的使用寿命较短等问题。


技术实现要素：

4.为此，本发明提供一种tsr型无衰减滤波电容器，解决了现有的电容器的使用寿命较短的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供一种tsr型无衰减滤波电容器，包括放电电阻、内熔丝和芯子，每个芯子连接一个内熔丝，m个芯子和1个放电电阻并联构成1个芯子组，n个芯子组串联，构成一个电容阵列；
6.在每个芯子和它所连接的内熔丝之间设置温度传感器，假设电容阵列的额定电容量为s；
7.在电容阵列工作的过程中，实时检测电容阵列当前的电容量，若电容量为(m
×
n-k
×
m 1)
×
s，k＝1,2，
…
，n-1，实时检测电容阵列中所有芯子的工作状态，若某1个芯子组中的m-1个芯子工作状态异常，则处理器控制电容阵列停止工作。
8.进一步地，实时检测电容阵列中所有芯子的工作状态，包括：
9.预先设置有标准温度矩阵t(t1(t11，t12，
…
，t1m)，t2(t21，t22，
…
，t2m)，
…
，tn(tn1，tn2，
…
，tnm))，其中t1表示第1个芯子组的标准温度列表，tnm表示第n个芯子组中第m个芯子的标准温度，所述标准温度矩阵t通过在电容阵列初次工作时，检测并记录电容阵列内部每个芯子的温度；
10.设置温度阈值
△
t，通过每个芯子对应的温度传感器，实时检测电容阵列内部每个芯子的温度并记录为检测温度矩阵c(c1(c11，c12，
…
，c1m)，c2(c21，c22，
…
，c2m)，
…
，cn(cn1，cn2，
…
，cnm))，其中c1表示第1个芯子组的检测温度列表，cnm表示第n个芯子组中第m个芯子的检测温度；
11.若对于第n个芯子组中的第m个芯子，在电容阵列工作中的任意时刻，其标准温度与检测温度的差值大于温度阈值，即tnm-cnm＞
△
t，则判定该芯子工作状态异常；
12.若对于第n个芯子组中的第m个芯子，在电容阵列工作中的任意时刻，其标准温度与检测温度的差值小于或等于温度阈值，即tnm-cnm≤
△
t，则判定该芯子在该时刻工作状态正常。
13.进一步地，实时检测电容阵列中所有芯子的工作状态，还包括：设置时间间隔
△
t，检测每个芯子在每个时间间隔
△
t中的温度变化量，并根据在每个时间间隔
△
t中的温度变化量和时间间隔
△
t计算出每个芯子在每个时间间隔
△
t中的温度变化速率，对于第n个芯子组中的第m个芯子，其温度变化速率用vnm表示；
14.设置温度变化临界速率v0，对于第n个芯子组中的第m个芯子，在电容阵列工作中，若在任意一个时间间隔
△
t中，该芯子的温度变化速率大于温度变化临界速率，即vnm＞v0，则判定该芯子工作状态异常；
15.对于第n个芯子组中的第m个芯子，在电容阵列工作中，若在任意一个时间间隔
△
t中，该芯子的温度变化速率小于或等于温度变化临界速率，即vnm≤v0，则判定该芯子在该时间间隔
△
t中工作状态正常。
16.进一步地，所述处理器预先设置标准温度矩阵t、当前电容量、温度阈值
△
t、检测温度矩阵c、时间间隔
△
t、温度变化临界速率v0和每个芯子的温度变化速率；
17.在电容阵列初次工作时，通过每个芯子对应的温度传感器检测每个芯子的温度，并赋值至标准温度矩阵t；在电容阵列工作的过程中，实时检测电容阵列当前的电容量并赋值至当前电容量；输入温度阈值
△
t；在电容阵列工作的过程中，通过每个芯子对应的温度传感器检测每个芯子的温度，并赋值至检测温度矩阵c；输入时间间隔
△
t；输入温度变化临界速率v0；在电容阵列工作的过程中，通过每个芯子对应的温度传感器检测每个芯子在每个时间间隔
△
t开始时的温度ta和结束时的温度tb，并计算该芯子的温度变化速率，该芯子的温度变化速率为(ta-tb)/
△
t；
18.在检测电容阵列中所有芯子的工作状态时，对于第n个芯子组中的第m个芯子，比较tnm-cnm与
△
t的大小关系；比较vnm与v0的大小关系；
19.根据上述比较结果，判定每个芯子在每个时刻或每个时间间隔
△
t中的工作状态；
20.汇总上述判定结果，若某1个芯子组中的m-1个芯子工作状态异常，则所述处理器发出令电容阵列停止工作的指令。
21.进一步地，本发明提供的一种tsr型无衰减滤波电容器还包括：壳体和填充介质，所述壳体为一面开口的柱形壳体，所述壳体的内表面通过所述填充介质与所述电容阵列连接。
22.进一步地，本发明提供的一种tsr型无衰减滤波电容器还包括：出线套管和接线柱，所述壳体在开口端与两个或三个所述接线柱连接；所述接线柱的柱体部分被所述出线套管从所述接线柱的接口部分包裹至所述壳体的开口端。
23.进一步地，所述芯子采用双面粗化型聚乙烯薄膜，以铝箔为极板。
24.进一步地，所述壳体采用1.5mm的钢板通过数控焊机全密封焊接而成，两边焊有吊攀和底脚。
25.进一步地，所述出线套管的材质为陶瓷套管。
26.进一步地，所述填充介质为绝缘油。
27.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过在电容器内部对每个芯子设置温度传感器，实时检测电容器当前的电容量，判断芯子整体的工作状态，然后通过温度传感器和处理器定位工作状态异常的芯子，当工作状态异常的芯子达到一定的数量，该数量为某1个芯子组中的m-1个芯子工作状态异常，此时令电容器停止工作，进而延长了电容器的使用
寿命。
28.尤其，通过对电容器采取重新设计壳体结构，改良了封装工艺，对电容芯子采用双面粗化型聚乙烯薄膜，以铝箔为极板，填充介质为绝缘油，从根本上解决了容值衰减的问题，因此解决了因为容值衰减而导致的与电抗器产生谐振的问题，进而提升了谐波治理的效果，提高了电容器的安全性和可靠性。
29.尤其，通过在电容器内部安装内熔丝，在芯子元件发生故障时可以通过熔断自身的措施快速将故障元件切除，以保证电容器整体的安全，防止故障扩大化。
30.尤其，通过在电容器内部安装放电电阻，可以通过放电电阻在电容器停止充电时快速放掉多余电能，以保证维护人员的人身安全。
31.尤其，通过改进壳体工艺，外壳采用1.5mm的优质钢板通过数控焊机焊接而成，提升了壳体的密闭性和可靠性；爆破能量大于15kj，整个壳体为全密封焊接，坚固可靠，保证了电容器在使用中更加安全。
32.尤其，通过选择出线套管的类型为压嵌式瓷套，以及用数控氩弧焊接接至箱盖上，大大增强了电容器的密封性和可靠性。
附图说明
33.图1为本发明实施例提供的tsr型无衰减滤波电容器的结构示意图；
34.图2为本发明实施例提供的单相电容器主视图；
35.图3为本发明实施例提供的单相电容器俯视图；
36.图4为本发明实施例提供的三相电容器主视图；
37.图5为本发明实施例提供的三相电容器俯视图。
具体实施方式
38.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
39.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
40.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
41.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
42.请参阅图1所示，本发明实施例提供的tsr型无衰减滤波电容器包括接线柱1、出线套管2、壳体3、内熔丝4、芯子5、填充介质6和放电电阻7。其中壳体3为一面开口的柱形壳体，在开口端与接线柱1连接；接线柱1的柱体部分由出线套管2包裹，从接线柱1的接口部分包
裹至壳体3的开口部分；每个芯子5连接一个内熔丝4；10个芯子5和1个放电电阻7并联构成1个芯子组；4个芯子组串联，构成一个电容阵列；由放电电阻7、芯子5和内熔丝4构成的电容阵列通过填充介质6和壳体3的内表面连接。
43.具体而言，内熔丝是对电容器内部芯子元件的保护装置，在芯子元件发生故障时可以通过熔断自身的措施快速将故障元件切除，以保证电容器整体的安全，防止故障扩大化，任何一个芯子元件发生故障时，与之对应的内熔丝会熔断；放电电阻可以在电容器停止充电时快速放掉多余电能，以保证维护人员的人身安全，从而提高电容器的安全性。
44.请参阅图2、图3、图4和图5所示，电容器的相数为单相或三相。单相电容器中，壳体3在开口端与两个接线柱1连接，接线柱1的柱体部分由出线套管2包裹，从接线柱1的接口部分包裹至壳体3的开口部分；吊攀8供搬运使用，底脚9供安装使用；三相电容器中，壳体3在开口端与三个接线柱1连接，接线柱1的柱体部分由出线套管2包裹，从接线柱1的接口部分包裹至壳体3的开口部分；吊攀8供搬运使用，底脚9供安装使用。
45.具体而言，在每个芯子和它所连接的内熔丝之间设置温度传感器，假设电容阵列的额定电容量为s，预先设置有标准温度矩阵t(t1(t11，t12，
…
，t1m)，t2(t21，t22，
…
，t2m)，
…
，tn(tn1，tn2，
…
，tnm))，其中t1表示第1个芯子组的标准温度列表，tnm表示第n个芯子组中第m个芯子的标准温度，所述标准温度矩阵t通过在电容阵列初次工作时，检测并记录电容阵列内部每个芯子的温度获得；
46.在电容阵列工作的过程中，实时检测电容阵列当前的电容量，若电容量为(m
×
n-k
×
m 1)
×
s，k＝1,2，
…
，n-1，设置温度阈值
△
t，设置该温度阈值的原因是，在电容器内部，其它芯子的工作状态异常，产生的热量较少，通过热辐射传到邻近的芯子的热量减少，会导致邻近的芯子的温度少量下降；而某个芯子本身工作状态异常，该芯子产生的热量大量减少，会导致该芯子的温度大量下降。通过每个芯子对应的温度传感器，实时检测电容阵列内部每个芯子的温度并记录为检测温度矩阵c(c1(c11，c12，
…
，c1m)，c2(c21，c22，
…
，c2m)，
…
，cn(cn1，cn2，
…
，cnm))，其中c1表示第1个芯子组的检测温度列表，cnm表示第n个芯子组中第m个芯子的检测温度；实时检测电容阵列中所有芯子的工作状态，若某1个芯子组中的m-1个芯子工作状态异常，则电容阵列停止工作。
47.具体而言，本发明实施例通过在电容器内部对每个芯子设置温度传感器，实时检测电容器当前的电容量，判断芯子整体的工作状态，然后通过温度传感器和处理器定位工作状态异常的芯子，当工作状态异常的芯子达到一定的数量，令电容器停止工作，进而延长了电容器的使用寿命。
48.具体而言，实时检测电容阵列中所有芯子的工作状态，包括：
49.若对于第n个芯子组中的第m个芯子，在电容阵列工作中的任意时刻，其标准温度与检测温度的差值大于温度阈值，即tnm-cnm＞
△
t，则判定该芯子工作状态异常；
50.若对于第n个芯子组中的第m个芯子，在电容阵列工作中的任意时刻，其标准温度与检测温度的差值小于或等于温度阈值，即tnm-cnm≤
△
t，则判定该芯子在该时刻工作状态正常。
51.具体而言，本发明实施例提供的tsr型无衰减滤波电容器，通过对电容器内的芯子温度进行检测，用以判断在电容器阵列中的芯子的工作状态，在实际应用中，在原始状态下，各个芯子的工作状态的是正常共同工作，但是随着使用时间的延长，有的芯子有会损
坏，此时电容器阵列依然可以工作，由于损坏的芯子即使接通也不工作，不工作则不产生热量，因此损坏的芯子的温度就会降低，进而影响相邻的芯子的实时温度，本发明实施例就是根据实际的电容输出的判定电容器阵列中的芯子的工作状态，进而判定是否继续使用，本发明实施例通过对于芯子温度和实际输出的电容量，判定电容器阵列的使用状态，实现对电容器阵列的使用时间的精准把控，延长电容器阵列的使用寿命。
52.具体而言，实时检测电容阵列中所有芯子的工作状态，还包括：设置时间间隔
△
t，检测每个芯子在每个时间间隔
△
t中的温度变化量，并根据在每个时间间隔
△
t中的温度变化量和时间间隔
△
t计算出每个芯子在每个时间间隔
△
t中的温度变化速率，对于第n个芯子组中的第m个芯子，其温度变化速率用vnm表示；
53.设置温度变化临界速率v0，对于第n个芯子组中的第m个芯子，在电容阵列工作中，若在任意一个时间间隔
△
t中，该芯子的温度变化速率大于温度变化临界速率，即vnm＞v0，则判定该芯子工作状态异常；
54.对于第n个芯子组中的第m个芯子，在电容阵列工作中，若在任意一个时间间隔
△
t中，该芯子的温度变化速率小于或等于温度变化临界速率，即vnm≤v0，则判定该芯子在该时间间隔
△
t中工作状态正常。
55.具体而言，本发明实施例提供的tsr型无衰减滤波电容器还包括：处理器，所述处理器预先设置标准温度矩阵t、当前电容量、温度阈值
△
t、检测温度矩阵c、时间间隔
△
t、温度变化临界速率v0和每个芯子的温度变化速率；
56.在电容阵列初次工作时，通过每个芯子对应的温度传感器检测每个芯子的温度，并赋值至标准温度矩阵t；在电容阵列工作的过程中，实时检测电容阵列当前的电容量并赋值至当前电容量；输入温度阈值
△
t；在电容阵列工作的过程中，通过每个芯子对应的温度传感器检测每个芯子的温度，并赋值至检测温度矩阵c；输入时间间隔
△
t；输入温度变化临界速率v0；在电容阵列工作的过程中，通过每个芯子对应的温度传感器检测每个芯子在每个时间间隔
△
t开始时的温度ta和结束时的温度tb，并计算该芯子的温度变化速率，该芯子的温度变化速率为(ta-tb)/
△
t；
57.在检测电容阵列中所有芯子的工作状态时，对于第n个芯子组中的第m个芯子，比较tnm-cnm与
△
t的大小关系；比较vnm与v0的大小关系；
58.根据上述比较结果，判定每个芯子在每个时刻或每个时间间隔
△
t中的工作状态；
59.汇总上述判定结果，若某1个芯子组中的m-1个芯子工作状态异常，则所述处理器发出令电容阵列停止工作的指令。
60.具体而言，本发明实施例提供的tsr型无衰减滤波电容器还包括：壳体和填充介质，所述壳体为一面开口的柱形壳体，所述壳体的内表面通过所述填充介质与所述电容阵列连接。
61.具体而言，本发明实施例提供的tsr型无衰减滤波电容器还包括：出线套管和接线柱，所述壳体在开口端与两个或三个所述接线柱连接；所述接线柱的柱体部分被所述出线套管从所述接线柱的接口部分包裹至所述壳体的开口端。
62.具体而言，所述芯子采用双面粗化型聚乙烯薄膜，以铝箔为极板。芯子采用了新的加工制造工艺，从原来普遍采用的单层镀金属膜卷绕工艺更新为双面粗化型聚丙烯薄膜，以铝箔为极板。薄膜通过发生物理变化起作用，即在特定条件下形成网状凹槽结构，使浸渍
剂可粗化而迅速扩撒到各个部位，形成较好的绝缘结构。采用双面粗化型聚丙烯薄膜，可以使所述物理变化在薄膜的两个表面同时进行，形成双面都粗糙的结构，从而使浸渍剂的迅速扩散在薄膜的两个表面同时进行，大大地提高了薄膜的浸渍性能，从而解决了容值衰减的问题。
63.具体而言，所述壳体采用1.5mm的钢板通过数控焊机全密封焊接而成，两边焊有吊攀和底脚。现有电容器壳体顶部多采用密封圈加铆钉的形式固定封装，密闭性不可靠，壳体多采用铝制外壳。改进工艺后，电容器的爆破能量大于15kj，且壳体为全密封焊接，坚固可靠，保证了电容器在使用中更加安全，从而提高了电容器在工作环境恶劣的场所的可靠性和安全性。
64.具体而言，所述出线套管的材质为陶瓷套管，由于陶瓷套管的绝缘等级更高，出线套管的绝缘性能得到了提升；出线套管采用了压嵌式瓷套，通过数控氩弧焊焊接至箱盖上，大大增强了密封性和可靠性。出线套管确保电容器可以在系统电压为0.4kv-1.0kv的范围内使用，从而丰富了电容器的应用场景。
65.具体而言，所述填充介质为绝缘油。通过将填充介质从普遍使用的干式填充物更换为优质绝缘油，结合所述对壳体的改进和封装工艺，可以做到壳体内部处于真空状态，提升了填充介质的绝缘效果，从而解决了容值衰减的问题，进而延长了电容器的使用寿命。
66.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
67.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。