可变真空陶瓷电容器 (以下简称真空电容) 在大功率短波广播发射机中运用较多, 而关于其正确使用和维护资料却很少, 因而其使用情况不容乐观, 存在许多误区。本人从事相关维护工作多年, 总结了一些经验, 供广大用户参考借鉴。
1 真空电容介绍
1.1 真空电容的结构
如图1:电容的电极为数个同心圆环, 上下多个同心圆环构成电容的两极。波纹管的作用是在不影响电极运动的情况下隔离空气。调整定位螺丝可以调整电容的最小容量。排气孔是生产过程中用于抽空电容内部空气的通道, 电容容量的调整是靠改变电极间的相对面积来进行的。
1.2 可变陶瓷真空电容器的物理特性
电容器的内部电极一般采用弹簧铜制作, 但由于电容器外壳金属铜与陶瓷的封装是在高温下进行的, 当封装完成后, 电容内部电极处于退火后非常软的状态, 容易发生机械形变;而电容器抽真空时必须在几百度的高温环境中进行, 这也使得内部电极变得更软。因此成品电容器内部电极非常软, 极易因振动等发生形变, 金属与陶瓷的连接处是最大的薄弱点, 温度超过250℃会成为漏气点。
2 可变陶瓷真空电容的主要参数及其运用
2.1 峰值试验电压
峰值试验电压应不低于射频峰值工作电压的1.4倍。测量时将电容调至最大容量位置进行。在国产电容器外壳上一般标明射频峰值工作电压的有效值。如型号为CKTB650/35/240的电容器, 其中35为射频峰值工作电压, 单位是kV, 是有效值。因此在测试该电容时, 按国家电容器标准规定, 采用的工频实验电压有效值为49kV。国外电容厂家规定电容器的射频峰值工作电压为峰值测试电压的60%。与国内电容器型号含义有所不同, 其型号中标明的电压为工频测试电压的峰值。
2.2 电容量
最大电容量允许偏差为±5%, 最小电容量小于或等于标称值。调整电容器的定位螺丝, 可改变其最小容量, 使其小于最小标称容量。
2.3 最大射频电
在自然冷却条件下, 电容器通过该数值的电流, 其陶瓷与金属封接部位的温度应不超过150℃。也就是说, 电容工作温度最好不要超过150℃。短时间的过电流电容可以承受, 但10s以上持续的过电流将损坏电容。
2.4 固有谐振频率
电容器的阻抗性质由容性变为感性的临界频率。让电容器的工作频率尽量远离其固有谐振频率, 以及消除或尽量减小工作频率的高次谐波, 产生该问题的原因主要是电容内部的波纹管。
3 真空电容常见问题
3.1 运输过程中的问题
主要是碰击造成损坏, 即电容运输过程中, 由于摆放不当、包装箱内填充物不足造成多个电容器之间或电容器与包装箱之间发生碰撞, 或由于运输中搬运方式不当等造成电容损坏。正确的运输包装方法:首先调整到容量最小位置, 其次填充物要足够, 最后要保证电容搬运中的垂直状态不能倾斜, 轻拿轻放。
3.2 存储中发生的问题
3.2.1 电极变形
多是由于真空电容没有按厂家要求轴线垂直放置, 而是水平放置或倾斜放置, 长时间导致极片变形或碰到一起, 使用过的电容器容更易发生该问题。
3.2.2 慢漏气
由电容器的结构可以看出, 其外壳是由金属铜和陶瓷构成, 它们的膨胀系数不同, 同时又有工艺和材料的原因, 慢漏气是必然存在的, 慢漏气会造成:绝缘强度下降, 直流泄漏电流增加。
3.2.3 水冷电容水路腐蚀
当水冷电容在使用后, 没有将电容中冷却水抽干, 直接进行长时间的存储, 将会造成腐蚀和氧化, 降低电容的使用寿命。
3.3 安装过程中的问题
3.3.1 联动并联电容使用时初始位置设置不当
正常情况下, 两个并联电容的容量在各频率点总是相同的, 因此流过并联电容中任何一个电容的射频电流是总电流的一半。当因初始位置设置不当, 造成两个电容的初始容量不同。将致使两个电容工作时电流不同, 表现出一个工作温度高, 一个工作温度低。长时间如此, 高温电容的使用寿命将减短。
3.3.2 电容与电感匹配使用时初始位置设置不当
发射机中经常用T网络或Γ网络进行阻抗匹配。T网络或Γ网络对应各频率点的调整, 均是电容与电感匹配联动调整, 正常情况下, 各个器件的位置是一一对应的。在安装过程中, 有意或无意中改变了电容的初始值, 就将造成该网络输入输出阻抗不再是设计值, 网络中器件上电压或电流增加, 这些都可能造成电容器损坏。因此建议不要轻易改变网络中电容和电感的初始设计值。
3.4 使用中的问题
3.4.1 异常高电压大电流
由于发射机状态不佳、其它器件发生故障、线路中产生振荡、故障情况下保护装置动作不及时等情况的发生, 造成电容上落有异常高电压, 或流过异常大电流, 从而造成电容损坏。这一类电器损坏在电容总故障中占有一定比率。
3.4.2 水冷电容的冷却水水压水质异常
在水冷电容中, 冷却水的水质较差, 或水压过大, 对电容的寿命影响非常大。冷却水的水质差, 将加快电容内水路的腐蚀速度。水压过大, 对电容中水路也是一个考验。
4 结语
因为可变真空陶瓷电容在设备中的重要性加之其价格昂贵, 其使用维护是一个比较关注的问题, 以上是本人的一点见解, 希望读广大同行通过本文的阅读, 能有所收获。
摘要：本文主要对可调真空陶瓷电容的结构、主要参数介绍及参数的实际运用及常见问题进行分析处理。
关键词：可变陶瓷真空电容器,结构,参数运用,常见问题进行分析处理
参考文献
[1] GB/T 3788-1995.真空电容器通用技术条件[S].
[2] COMMET公司电容器技术说明书[Z].
[3] 江西万平真空电器有限公司陶瓷真空电容器使用手册[Z].