電容器是一種儲能元件,,在電路中用于調諧、濾波,、耦合,、旁路、能量轉換和延時,。電容器通常叫做電容,。 按其結構可分為固定電容器、半可變電容器,、可變電容器三種,。
1. 常用電容的結構和特點常用的電容器按其介質材料可分為電解電容器、云母電容器,、瓷介電容器,、玻璃釉電容等。表1 常用電容的結構和特點電容種類電容結構和特點 鋁電解電容 它是由鋁圓筒做負極,,里面裝有液體電解質,,插入一片彎曲的鋁帶做正極制成。還需要經過直流電壓處理,,使正極片上形成一層氧化膜做介質,。它的特點是容量大,但是漏電大,,誤差大,,穩(wěn)定性差,常用作交流旁路和濾波,在要求不高時也用于信號耦合,。電解電容有正,、負極之分,使用時不能接反,。有正負極性,,使用的時候,正負極不要接反,。 紙介電容用兩片金屬箔做電極,,夾在極薄的電容紙中,卷成圓柱形或者扁柱形芯子,,然后密封在金屬殼或者絕緣材料(如火漆,、陶瓷、玻璃釉等)殼中制成,。它的特點是體積較小,,容量可以做得較大。但是有固有電感和損耗都比較大,,用于低頻比較合適,。 金屬化紙介電容結構和紙介電容基本相同。它是在電容器紙上覆上一層金屬膜來代替金屬箔,,體積小,,容量較大,一般用在低頻電路中,。 油浸紙介電容它是把紙介電容浸在經過特別處理的油里,,能增強它的耐壓。它的特點是電容量大,、耐壓高,,但是體積較大。 玻璃釉電容 以玻璃釉作介質,,具有瓷介電容器的優(yōu)點,,且體積更小,耐高溫,。 陶瓷電容用陶瓷做介質,,在陶瓷基體兩面噴涂銀層,然后燒成銀質薄膜做極板制成,。它的特點是體積小,耐熱性好,、損耗小,、絕緣電阻高,但容量小,適宜用于高頻電路,。 鐵電陶瓷電容容量較大,,但是損耗和溫度系數較大,適宜用于低頻電路,。 薄膜電容結構和紙介電容相同,,介質是滌綸或者聚苯乙烯。滌綸薄膜電容,,介電常數較高,,體積小,容量大,,穩(wěn)定性較好,,適宜做旁路電容。 聚苯乙烯薄膜電容,,介質損耗小,,絕緣電阻高,但是溫度系數大,,可用于高頻電路,。 云母電容用金屬箔或者在云母片上噴涂銀層做電極板,極板和云母一層一層疊合后,,再壓鑄在膠木粉或封固在環(huán)氧樹脂中制成,。它的特點是介質損耗小,絕緣電阻大,、溫度系數小,,適宜用于高頻電路。 鉭,、鈮電解電容 它用金屬鉭或者鈮做正極,,用稀硫酸等配液做負極,用鉭或鈮表面生成的氧化膜做介質制成,。它的特點是體積小,、容量大、性能穩(wěn)定,、壽命長,、絕緣電阻大、溫度特性好,。用在要求較高的設備中,。 半可變電容也叫做微調電容。它是由兩片或者兩組小型金屬彈片,,中間夾著介質制成,。調節(jié)的時候改變兩片之間的距離或者面積。它的介質有空氣、陶瓷,、云母,、薄膜等。 可變電容它由一組定片和一組動片組成,,它的容量隨著動片的轉動可以連續(xù)改變,。把兩組可變電容裝在一起同軸轉動,叫做雙連,??勺冸娙莸慕橘|有空氣和聚苯乙烯兩種??諝饨橘|可變電容體積大,,損耗小,多用在電子管收音機中,。聚苯乙烯介質可變電容做成密封式的,,體積小,多用在晶體管收音機中,。
2.選用常識 電容在電路中實際要承受的電壓不能超過它的耐壓值,。在濾波電路中,電容的耐壓值不要小于交流有效值的1.42倍,。使用電解電容的時候,,還要注意正負極不要接反。 不同電路應該選用不同種類的電容,??窕芈房梢赃x用云母、高頻陶瓷電容,,隔直流可以選用紙介,、滌綸、云母,、電解,、陶瓷等電容,濾波可以選用電解電容,,旁路可以選用滌綸,、紙介、陶瓷,、電解等電容,。 電容在裝入電路前要檢查它有沒有短路、斷路和漏電等現(xiàn)象,,并且核對它的電容值,。安裝的時候,,要使電容的類別、容量,、耐壓等符號容易看到,以便核實,。
一、電容容量和功率完全是不同的兩碼事,,所說的功率是電源驅動機械所產生的力,,而電容只是一個瞬間儲能元件。
每個周波充放電一次,,把電容串到電路里,,利用他的充放電原理,只能在電路里產生,一定的電流,,這樣,,它只是有個傳遞交流電能的關系,只能是電能轉換了機械能,,如果沒電,,一切無從說起,所以不會存在換算關系,。
二,、一般“容量”是指“視在功率”,“功率”是指“有功功率“,,當負載的功率因數等于1時,,“容量”就等于“功率”。
每個單臺設備都會標注“額定功率”,,由于它們的功率因數不同,,即使兩個設備“功率”相同,但是電流不一定相同,。
所以對于變壓器這類設備標注“額定容量”比“額定功率”更有現(xiàn)實意義,,額定容量就是額定電壓和額定電流的乘積(單相電路),
當額定電壓不變時,,變壓器的負載能力只和電流的大小有關,,與電流的性質無關
可以,。
據日本東京理科大學官網近日報道,,該校科學家發(fā)現(xiàn),,在水基電池中采用導電納米金剛石作為電極材料,,可顯著提升電池的能量存儲能力,。如今,超級電容(Supercapacitor)作為一種節(jié)能環(huán)保的新型儲能元件引起了人們的廣泛關注,。
超級電容,,又名電化學電容,雙電層電容器,、黃金電容,、法拉電容,是從上世紀七,、八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質來儲能的一種電化學元件,。超級電容具有一個正極和一個負極,兩個電極之間有一層隔膜,,在正負極和隔膜之間以電解液填充,,多孔化的電極具有更大的表面積去吸附電解液的電荷,因此容量可以達到很大,。由于儲能的過程中沒有發(fā)生化學反應,,所以這種電容充放電可多達數十萬次。
路的暫態(tài)分析是對電路從一個穩(wěn)定狀態(tài)變化到另一個穩(wěn)定狀態(tài)時中間經歷的過渡狀態(tài)的分析,。
電路中產生暫態(tài)過程的原因是由于電路的接通、斷開,、短路,、電路參數改變等——即換路時,儲能元件的能量不能躍變而產生的,。
(1)換路定則與電壓,、電流初始值的確定
換路定則用來確定暫態(tài)過程中電壓、電流的初始值,,其理論根據是能量不能躍變,。
在換路瞬間儲能元件的能量不能躍變,即
電感元件的儲能
不能躍變
電容元件的儲能
不能躍變
否則將使功率達到無窮大
設t=0為換路瞬間,,而以t=0–表示換路前的終了瞬間,,t=0+表示換路后的初始瞬間。
則換路定則用公式表示為:
電壓與電流初始值的確定
* 作出t=0–的等效電路,,在此電路中,,求出
和
。
* 由換路定則得到
和
,。
* 作出t=0+的等效電路
換路前,,若儲能元件沒有儲能,則在t=0+的等效電路中,,可將電容短路,,而將電感元件開路,;若儲能元件儲有能量,則在t=0+的等效電路中,,電容可用電壓為
的理想電壓源代替,,電感元件則可用電流為
的理想電流源代替。
*在t=0+的等效電路中,,求出待求電壓和電流的初始值,。
(2)RC電路的響應
在t=0時將開關S合到1的位置
根據KVL,t≥0 時電路的微分方程為
設換路前電容元件已有儲能,,即
,解上述微分方程,,得
t=RC單位是秒,,所以稱它為RC電路的時間常數。
這種由外加激勵和初始儲能共同作用引起的響應,,稱為RC 電路的全響應,。
電容是電子電路中最常用的元器件之一,,具有濾波,、儲能、旁路,、耦合等作用,,電容是一種儲能元器件,當在電容兩端加上電壓時,,電容會儲能,,儲能的多少與電容的容量有關。整流電路中,,會在直流輸出端加上容量比較大的電解電容進行濾波使直流輸出盡可能的平滑,。當設備斷電后,電容可能未放電完畢殘存電荷,,被人誤碰到可能發(fā)生危險,。所有有必要對電容進行人為安全放電。
要存在放電回路電容才可能放電,,一般都會用電阻作為電容的放電回路,,根據電壓和電容容量的不同選用不同的放電電阻。如果是高壓大容量的場合,,要選用功率電阻,,防止放電電流過大把放電電阻燒壞。典型的電容放電電路如下圖所示,。
在上圖中,,加了一個開關,,在人為放電時,防止在接線的過程中發(fā)生電火花對人身和設備產生危害,,等接好線后按下開關放電,。在放電時要注意以下幾點:
放電電阻選型要合理,電阻越小放電越快,,電阻越大放電越慢,,必須要時要選擇功率電阻;
放電時間盡可能的長,,電阻阻值越大,,放電電流越小,所用的時間也就越長,,所以放電時間要盡可能的長,,不要著急。
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