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摘要：薄膜电容器是单相定频空调压缩机启动和运行的必备器件，其好坏直接决定压缩机是否正常启动和运转，若其绝缘受损，也将直接导致整机调停，本文主要介绍电容器在其芯体两端喷金后的处理对电容器及空调整机的影响及注意事项
关键词：薄膜电容器；压缩机；空调
随着全球变暖及人们生活水平的提高，空调已经成为家居、办公及大型电子运行设备降温必不可少的电器之一，下面简述薄膜电容器在定频空调系统中的作用及绝缘失效对压缩机及空调系统的影响
一 压缩机薄膜电容器的组成
压缩机电容器由蒸镀聚丙烯薄膜、锌铝喷金层、散热绝缘浸渍料、绝缘套筒、铝外壳、引出端子、绝缘碗和防爆块等组成，散热绝缘浸渍料由改性植物油及环氧干燥类物质组成
二 薄膜电容的部分制程简述
首先，需要在PP薄膜上进行纯锡铝蒸镀，蒸镀时为达到卷绕后的两端形成两级，则在蒸镀时对一端的规定尺寸进行封油制成屏带，该部分不含蒸镀层，作为卷绕时层与层的错边量，卷绕完成后需在两端进行锌丝喷金以形成两极，由于是沿轴向进行喷金，那么喷金后会在电容器芯子表面积聚锌粉，为使两端（极）不短路，则需对表面进行去粉处理，去粉工艺有外圆滚压法、光膜撕除法等，外圆滚压法是通过将芯子放在逆向转动的两个滚轮上进行挤压，将芯子外表面的喷金粉压碎掉落，使两端金属分离形成两极；光膜撕除法则是将卷绕完成的最外几圈粘附锌粉的光膜撕掉，同样使两端金属分离形成两极，前者会在芯子上残留大量锌粉，后者会在两端喷金层形成帽檐式锌丝。
三 薄膜电容器在压缩机及空调中的作用
家用空调使用的压缩机基本都是单相电源供电，电源作用于单相绕组上则只能产生一个没有力偶的脉振磁势，因此单相压缩机的启动转矩为零（如下图2），即压缩机不能自行启动并运行，要使单相压缩机能够正常启动和运行，就必须如同三相异步电机一样，在压缩机内部产生一个旋转磁场。产生旋转磁场最简单的方法是在压缩机运行绕组的基础上并入空间成90度电角度并串联一移相元件-电容器的副绕组（如下图1），由于电容器串联的绕组具有在相位上超前于主绕组的特性，从而起到电流分相功能，也就是形成事实上的两相电流，压缩机则产生近似圆形的旋转磁场（如下图3）
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副相串接电容器的压缩机电路图（图1） 无电容时压缩机单相波形（图2） 副绕组串联电容后的压缩机波形（图3）
四 薄膜电容失效对压缩机和空调整机的影响
如上所述，当薄膜电容容量降低或失容（失效），则压缩机副绕组形成开路状态，压缩机线圈又回到没有力偶的脉振磁势，导致压缩机堵转直至系统保护，空调无法制冷制热，但当薄膜电容绝缘降低，则会使整个空调系统跳闸停电
下面通过一个案例详细介绍薄膜电容器绝缘降低对整个空调系统的影响及改善措施
（1）现象描述
前面讲过，电容器的组成除芯子外，铝壳桶内还需填加浸渍料，其成分有PO混合油和改性植物油等，前者流动性较差注油需加热、后者流动性好常温就可以注油，两者的作用都是芯子散热和绝缘
市场有某用户反映，空调安装使用初期就先后出现整机运行停止或无法开机现象，经查是房间32mA漏电保护脱扣，当第一台出现跳停时，安装人员还以为是空调系统安装不好或哪个接线处漏电造成，经检测却并没有发现有漏电现象，安装人员便按照一般流程直接更换掉压缩机薄膜电容，开机后恢复正常。但对拆下的电容进行安规测试，包括绝缘和介电强度所有指标均符合要求，再将该电容装回去又不能复现，由此怀疑不是电容造成，当市场上再次出现同样问题时，告知安装人员保留现场，我们进行现场调查
（2）现场调查
到达客户现场，首先将万用表的一端连在空调接线端子座的火线上，另一端连在外机壳体（地）上，此时测得的电阻值为2400Ω、再将万用表的一端连在零线上，另一端仍然连在外机壳体上，此时测得的电阻值为2900Ω，均基本处于导通状态，于是采用排除法进行调查，首先拔掉压缩机端子，其它器件保留，则绝缘电阻不满足要求，再分别逐渐拔掉电机、四通阀、电辅热等器件端子，直到只剩下压缩机电容，此时测得的绝缘电阻也只有3000Ω左右，当把电容器用绝缘膜与电器盒支架隔开（见图4）后再进行上述测试时，此时绝缘电阻又几近无穷大，隔开安装地脚再对电容端子对地测试（见图5）则两者电压311V，此时正是电容器端电压，此时也能量测到连续电流（见图6），说明其与空调外机壳体处于导通状态，此时电容器绝缘已失效
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图4 图5 图6
（3）拆解及失效分析
基于上述调查，我们怀疑是电容器某个零火线端子或内部芯体与壳体短路，为找到真因，用剪刀将电容端盖沿圆周剪开，拉出芯子，发现壳体油内存有若干喷金后剩余的锌粉（图5）及锌丝（图6）
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图5 图6
（4）失效原因分析
上面提到压缩机薄膜电容器的部分制程中有两端喷金工序，为的是将若干层卷绕膜并联成一个完整的电容，但在喷金过程中，芯体外表面会粘附若干锌粉将两极短路，为了隔开两极，喷金后需将芯体外面锌粉去除，去除的方式主要有两种，一种是撕掉外包膜，另一种是使用相向滚动的轮辊挤碎芯体外表面的锌粉，如果都不再进行清理，则前者会留下细小的芯丝，后者会残留锌粉，此时如果直接装桶，最后导致铝桶内要么存在大量锌粉、要么存在少量锌丝。
由于空调中电容器大多是横着安装在电器盒内，铝壳桶内的油在热状态下也会形成微流动，桶内的锌粉或锌丝也会形成无序流动，但当锌粉流动到电容器端子附近时，则可能形成不稳定的粉状类导体降低与铝壳的绝缘电阻，同样的，当锌丝流动到端子附近时则直接与铝壳接触而导通，两种情况均将使空调系统漏电跳停。
（5）整改措施
1、在喷金后，先进行轮辊挤压以软化喷金边缘，然后撕掉外包膜，再清理喷金边缘，既可以大幅减少撕外包膜残留的锌丝又可以减少锌粉残留
2、实现在喷金后入桶前将芯子进行热缩膜包封，彻底解决锌粉和锌丝残留问题，如下图
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五 总结
压缩机电容绝缘的失效会导致空调整机漏电跳停，空调失去制冷制热功能，因此在电容器生产环节需使壳体内部处于洁净状态。
参考文献：
[1]GB 4706.1-2005家用和类似用途电器的安全 第一部分通用要求
[2]GB/T 3667.1-2016交流电动机电容器 第1部分；总则--性能、试验和定额--安全要求--安装和运行导则行导则