[发明专利]介电材料及使用该介电材料的电容器

说明书

技术领域

本发明涉及电器技术领域，特别是涉及一种介电材料及使用该介电材料的电容器。

背景技术

电力电容器是电网系统中的关键元件。一般来说，电网的输出功率主要包括两个部分:有功功率（或实际功率）和无功功率。典型地，在交流（AC）电路中，能量暂时储存在感应元件和电容元件中，这可能导致电流方向的周期性反转。对一个完整AC波形求取平均值，所得的功率流部分是实际功率；即，可用于做功（例如，克服电动机中的摩擦，或加热元件）的能量。另一方面来说，功率流中的一部分在感应电路元件和电容电路元件中暂时以磁场或电场的形式储存，然后返回源头，即所称的无功功率。交流输电系统中，需要无功功率流来支持有功电流在网络中的传递。

在实践中，电网负载具有阻抗、电感和电容，因此有功功率和无功功率都流向有功负载。有功功率和无功功率的矢量和的大小，如图1中所示，计量为表观功率。图中，P为有功功率，Q为无功功率（在图中情况下为正），S是复数功率，而S的长度是表观功率。在电路中，有功功率和表观功率之间的比率称为功率因数，是配电系统效率的实际量度。对于两个传递等量有功功率的系统而言，具有较低功率因数的系统将具有较高的循环电流，所述电流来自从负载的储能器中返回源头的能量。所述较高电流导致等量有功功率下的损耗升高。具有较高功率因数的电路在等量有功功率下具有较低的表观功率和较低的损耗。当电压和电流同相时，所述功率因数为1。当电流领先或滞后电压90度时，所述功率因数为0。功率因数常常描述为“领先”或“滞后”，以说明电流相对于电压的相位角的符号。

大多数电气接线终端采用了感应电动机，造成相邻分配线中的功率因数低，导致高无功功率和能量浪费。因此，提高功率因数被认为是能量节约的重要途径之一。为了提高电网效率，目前广泛应用的重要方法是原位无功功率补偿技术。传统上，电容器用来生成无功功率，而电感器用来消耗无功功率。若电容器和电感器并联，则流经电感器和电容器的电流倾向于相互抵消而非叠加，这是控制电力传输的功率因数的基础原理。典型情况下，将并联电力电容器插入电路中，以部分补偿被电感负载“消耗”的无功功率，由此优化其所连接的线路的功率因数。在某些应用中，电力电容器也用于储能，但应用有限。

图2所示为电网中原位无功补偿的示意图，图3为原位无功补偿的物理原理图：电网的实际负载大多数为感应性的，例如，电动机和变压器。纯粹的电容性电路以领先电压波形90度的电流波形形成无功功率，而纯粹的电感性电路以滞后电压波形90度的电流波形消耗无功功率。若我们把电容性元件适当地安装在电网的终端电路（即负载电路）中，则流经电容器的电流可以补偿电感器电流，电流和电压(Φ)的矢量之间的角度可以缩小，由此提高该元件的功率因数。

目前，电力电容器广泛应用于无功补偿中。聚丙烯（PP）薄膜由于介电强度高，消耗因数低且消耗因数稳定，是目前的最常用于金属化薄膜电力电容器的介电材料。但是，基于PP薄膜的电力电容器还有很多缺点：i）聚乙烯的耐热性相对较差，且对外界环境因素（例如，化学和机械影响）较为敏感；ii）制备工艺非常复杂：基于PP的薄膜电容器的典型生产工艺过程，包括薄膜拉伸和金属化，薄膜裁切、缠绕和整平，施加金属接触层，加热，浸渗，连接终端，涂装，最终电气测试，等等；iii）生产聚乙烯、硅油和金属化中产生的大量污染物质，会给环境和人类带来严重危害。因此，为了实现环境和社会的可持续发展，必须寻找聚乙烯薄膜的替代物

发明内容

基于此，本发明的目的是提供一种介电材料。

一种介电材料，其原料组成及质量百分比含量为：聚苯乙烯磺酸钠94-98%，小分子无机盐2-6%。

在其中一个实施例中，其原料组成及质量百分比含量为：聚苯乙烯磺酸钠96%，小分子无机盐4%。

在其中一个实施例中，所述聚苯乙烯磺酸钠的磺化度为55-60mol%。

在其中一个实施例中，所述小分子无机盐为任意比例混合的NaCl、KCl和NaHCO₃。

在其中一个实施例中，所述NaCl、KCl和NaHCO₃的比例为：0:0:4、4:0:0、0:4:0、2:0:2、2:2:0、0:2:2、1:2:1、1:1:2或2:1:1。

本发明的另一目的是提供一种电容器。

具体的技术方案如下：

一种电容器，包括正极、负极和权利要求1-5任一项所述介电材料制备得到的可极化颗粒。

在其中一个实施例中，所述介电材料的粒径为37-75μm。