电容器高温高压老化试验测试方案 5000V.docx
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电容器高温高压老化试验测试系统方案
一、设备需求
1、 老化用高压电源电压范围:1000V?5000VDC;
2、 每路老化电容器充电电流:小于1mA;
3、 每次老化电容器数量:最多1000只;
4、 高温老化箱温度:小于180°C;
5、 短路检测:老化过程中自动检测每路老化电容器漏电流。当漏电流超过100uA 时判断为电容器短路,系统自动切断该路老化电压,并在LCD显示器上进行该 路短路提示;
6、 开路检测:老化过程前自动检测每路老化电容器是否接触良好。老化过程中 自动检测每路老化电容器是否开路。当存在此故障时,可自动切断该路老化电压
(也可选择不切断),并在LCD显示器上显示;
7、 当某路老化电容器存在短路或开路故障时不能影响其它电容器的老化进程,
系统正常运行;
8、 系统老化结束时可以自动对每路电容器进行放电并检测电容器残留电压,当 所有电容器残留电压均低于30V (可设定)时系统给出放电完毕指示;
9、 系统自动控制高温老化箱启动、温度调节、关闭等动作(高温老化箱需具备 通讯控制功能);
10、 老化过程中系统具有老化时间显示;
11、 老化过程即时显示当前老化电压、高温箱老化温度(高温老化箱需具备通讯 控制功能);
12、 老化过程中可独立测试并显示选定的某路老化电容器的漏电流和电容值;
13、 老化结束系统输出每路电容器短路、开路、合格的指示;
14、 系统自动记录老化过程中每路电容器漏电流、电容量的数据记录,并可显示 漏电流、电容量的变化曲线;
15、 每次老化电容器合格、不合格、漏电流、电容量值均可记录、打印、存储、 调用和分析;
二、设计方案及实现过程
1、概述
本老化测试系统是一种最先进的电容器高温高压老化测试系统,可以实现对 各种封装的电容器进行边高温高压老化边测试容量的功能。系统由一个具备最大 容量为24个插槽的单柜型高温老化试验箱和24组具备强大功能的驱动控制模块 以及4台5000V高压电源组成。高温老化试验箱的插槽间距为100mm,型号为广 州五所生产的PH-401;驱动控制模块完成高压电源电压检测、漏电流检测、电 容量检测、短路检测、开路检测、电容器充放电切换阵列等功能。
本老化测试系统完全采用模块化的结构,最多可安装24个驱动控制模块(每 个插槽安装一块),每个驱动控制模块在电气及功能方面是互相独立的。换句话 说,每个驱动控制模块独立控制,即每个驱动控制模块就是一个独立的工作区。
每一个工作区由一块带有微处理器的驱动控制模块控制,每一个插槽/老化 板对应一个驱动控制模块。所有这24个驱动控制模块,是通过RS485或者CAN总线 连接到工业控制计算机的。
采用耐高压、耐高温的新型老化板是本老化测试系统的另一个重要特点。老 化板板材选用聚酰亚胺材料。聚酰亚胺是综合性能最佳的有机高分子材料之一, 耐高温达400°C以上,长期使用温度范围-200?300°C,无明显熔点,高绝缘性 能。老化座选用耐高温型塑料或者胶木,陶瓷等材料,簧片镀金,老化座带有锁 紧装置,以避免电容器接触不良。
图1是一个单柜型的高温老化试验箱,型号PH-401,具有24个插槽的容量。
该高温试验箱主要技术参数如下:
表1:主要技术参数
型号
PH-401
温度范围
(环境温度+ 20)°C?200°C
升温时间
(空载)
(环境温度+20)°Cf200°C:60min 以内
温度波动度
±0.5C
温度偏差
±2C
标称内容积
432L
内箱尺寸(mm)
W600XH1200XD600
外形尺寸(mm)
W1200XH1700XD785
重量(kg)
250
电源容量(kW)
3.9
图2系统正视图
图2是整机系统正视图,图中高温老化试验箱右边标准机柜中,有工业控制 计算机IPC以及24寸液晶显示器和4台5000V高压电源。在高温老化试验箱后 背的机柜中,安装有24套独立的驱动控制模块,系统侧视图如图3所示。
搭动模块24块老化板
搭动模块
24块老化板
图3系统侧视图
2、工作过程简介:
电容器高温高压老化试验测试系统在设计过程中既考虑到了老化时将老 化电压有效地施加给被老化电容器(老化回路低阻),同时也考虑到了在老化 过程中电容器的失效可能会引起的对老化电源及其它被老化电容器的冲击, 从而采用了相应的控制、切换措施。单元老化线路原理图如图4
图4单元老化线路原理示意图
图中元件:
J1:老化切入/充电继电器;
J2:充电完成老化切入继电器;
J3:充电并联电阻接入继电器;
J4 :老化/放电切换继电器;
J5、J8:工位剔除继电器;
J6:放电并联电阻接入继电器;
J7 :老化/检测切换继电器;
V1-3 :单向隔离二极管;
R1、R2:充电电阻;
R3、R4:放电电阻;
R5、R7:漏电流采样电阻;
R6:
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