H.A.Topomuh的实验用的是金属化纸,结果如图6所示。当极板厚度增加时(即表面电导增加)自愈释放的能量迅速增加。他还指出对于方阻为4.5Ω的电极,自愈时的电流幅值为2.7Ω电极的60%,为1.5Ω电极的30%。
2.3自愈能量与外界压力的关系
自愈释放的能量与压力有很大关系。自愈点压力增高绝缘容易恢复,形成的自愈晕区半径就小,释放的能量相应地也减小。解剖加过试验电压的电容器时可以看到在电容器外层卷绕较松的地方自愈晕区较大,而内层卷绕得较紧,晕区较小。一般外层晕区比内层晕区的约大2~10倍。
据研究[1]常压下自愈能量为275mJ,压力增加到1345Kpa时只有6.2 mJ,而压力再增大到1724Kpa时能量下降到1.4 mJ。另一试验表明压力为1724Kpa时自愈时间比345Kpa时要快3~5倍。
H.A.Topomuh研究过锌金属化纸,当其上施加的压力增加时,放电能量也会减小,其关系如图7所示。
Shaw.D.G等人[1]综合上述各因素给出金属化纸自愈时释放的能量与外施电压、金属层厚度以及周围压力的关系如下式所示
E=R×U4.7×t1.8×F(P)
式中R为常数;t为金属层厚度;P为电容器内的压力。
2.4自愈与极板金属的关系
为了介质自愈,击穿点周围的金属必须发热到金属熔化。设击穿点的半径为r1,而自愈晕区的半径为r2,则应熔化的金属质量为
m=rm×(r22-r21)π×t
式中:rm--金属层的密度;t--金属层的厚度使这部分金属层熔化所需的能量。
Q=m[C(t熔-to)+h]
式中:C--金属层的热比;
t--金属的熔点;
to--金属的起始温度;
h--金属的潜热。
对于薄的镀层直接用材料电导率来计算镀层厚度结果就会偏低很多,必须根据镀层特性曲线由方阻求出金属层厚度然后再根据上述公式计算熔化能量。计算结果列于表1,有表可见对于同样的方阻单位面积金属自愈时所消耗的能量铝镀层比锌镀层低。表中还列出了常用的方阻为2—4Ω的铝镀层和方阻为5—10Ω的锌镀层自愈时所需的能量。其数值范围大体上是相等的。
实际上,自愈过程中的数量交换很复杂,除电流放出能量外金属微粒的局部氧化也要放出能量,而周围媒质的导热与气化又要吸收一部分能量。此外自愈晕区在其他条件相同下,镀锌时晕区半径约为镀铝时的1.4倍。上述分析只是一个初步的判断。
☆按材料电导率计算的镀层厚度
2.5影响自愈的其他因素
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