一種用于金屬化膜自愈實驗的裝置的制造方法
【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驗的裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬化膜是在有機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)，使其具有自愈(在擊穿點周圍由于電流的作用，將擊穿點周圍的電極蒸發(fā)，進而使玻璃電容器恢復(fù)絕緣)能力，金屬化膜的自愈過程是一個快速擊穿放電并伴隨發(fā)光發(fā)熱的過程，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)域的擊穿場強低于周圍區(qū)域，這些區(qū)域稱為“電弱點”。電容器工作時，外施電壓升高，電弱點處薄膜先擊穿形成放電通道，電荷通過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)并向外擴散，金屬蒸汽易被電離形成等離子體，隨著蒸發(fā)面積擴大，等離子體放電電弧難以持續(xù)時電弧將熄滅，電容器恢復(fù)絕緣，局部擊穿放電不會影響到整個電容器，這一過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。
[0004]自愈性能使金屬化膜電容器的可靠性大大提高，可以工作在儲能介質(zhì)的臨界擊穿場強下，故能具有很高的儲能密度。在如艦載電磁炮和飛機水下探測技術(shù)等對儲能密度要求高的應(yīng)用場合，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強較高時，將在電場強度高的情況下發(fā)生放電擊穿，若金屬電極較厚，自愈能量較大，放電電弧作用時間較長，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)致整個電容器熱擊穿，此時電容器將失效。在自愈發(fā)生時，金屬化膜上的壓強也會影響其自愈性能，當(dāng)壓強增加到一定程度時，將會使自愈時的電弧更快的熄滅，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)時間和自愈面積的方法和措施。
[0006]近年來，國內(nèi)外的許多學(xué)者也對金屬化膜的自愈特性進行研究，但是這些實驗室研究普遍面臨以下不足:
[0007](I)實驗時所用的壓強偏低；目前文獻所見的金屬化膜自愈試驗中使用的壓強最高為5MPa，這個壓強低于金屬化膜電容器內(nèi)部的實際壓強，由于電容器是金屬化膜卷繞而成，其內(nèi)部壓強要高于外部壓強，內(nèi)部壓強可達數(shù)十MPa，這使得這些研究并不能真實反映電容器內(nèi)部的實際情況；
[0008](2)反映金屬化膜自愈特性的物理量僅有電學(xué)參數(shù)；由于金屬化膜自愈過程不僅伴隨著電學(xué)參量的變化，其自愈過程的電弧發(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程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種用于金屬化膜自愈實驗的裝置，其目的在于，利用該裝置為金屬化膜提供足夠大的壓強以有效模擬金屬化膜電容器的層間壓強，同時實現(xiàn)金屬化膜自愈過程中自愈光譜的測量，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]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種用于金屬化膜自愈實驗的裝置，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、多個拉桿、以及頂板，底座通過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，用于觀察自愈實驗中的發(fā)光現(xiàn)象，采集自愈實驗的光譜，并分析自愈實驗的產(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水平調(diào)節(jié)螺栓，其與拉桿背離頂板的一端連接，用于對所述裝置進行水平調(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驗的裝置實現(xiàn)金屬化膜自愈實驗的方法，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)通過液壓裝置施加壓強，通過數(shù)據(jù)輸出端輸出的壓強數(shù)據(jù)對施加的壓強進行監(jiān)控，當(dāng)達到實驗所需壓強時，停止加壓；
[0019](4)通過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、通過液壓裝置的改進，可以使壓強提高到1MPa左右，大大滿足了自愈實驗對于壓強的需求；
[0022]2、在該裝置中預(yù)留觀察窗，不僅可以觀測自愈現(xiàn)象，而且還可以采集自愈光譜，對自愈過程做進一步的分析。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明自愈實驗電路的原理圖。
[0024]圖2是本發(fā)明用于金屬化膜自愈實驗的裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0025]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實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)明各個實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]本文中的自愈實驗裝置指能夠?qū)饘倩みM行自愈實驗，并能夠提供一定壓強和能夠觀測自愈現(xiàn)象的實驗裝置。
[0027]圖1為金屬化