電容在檢測(cè)儀器如
試驗(yàn)變壓器等中的應(yīng)用
電容,英文名稱capacitance [of an ideal capacitor]。電容的定義是電流除以電壓對(duì)時(shí)間的導(dǎo)數(shù)之商。電容或稱電容量,是表征電容器容納電荷本領(lǐng)的物理量。我們把電容器的兩極板間的電勢(shì)差增加1伏所需的電量,叫做電容器的電容。電容器從物理學(xué)上講,它是一種靜態(tài)電荷存儲(chǔ)介質(zhì)。就像一只水桶一樣,你可以把電荷充存進(jìn)去,在沒(méi)有放電回路的情況下,刨除介質(zhì)漏電自放電效應(yīng)/電解電容比較明顯,可能電荷會(huì)長(zhǎng)久存在,這是它的特征。它的用途較廣,它是電子、電力領(lǐng)域中不可缺少的電子元件。主要用于電源濾波、信號(hào)濾波、信號(hào)耦合、諧振、隔直流等電路中。
一、電容的符號(hào)
電容的符號(hào)是C。C=εS/d=εS/4πkd(真空)=Q/U 。在國(guó)際單位制里,電容的單位是法拉,簡(jiǎn)稱法,符號(hào)是F,常用的電容單位有毫法(mF)、微法(μF)、納法(nF)和皮法(pF)(皮法又稱微微法)等。單位換算關(guān)系是:
法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF)
微法(μF)= 1000納法(nF)= 1000000皮法(pF)
二、電容的相關(guān)公式
一個(gè)電容器,如果帶1庫(kù)的電量時(shí)兩級(jí)間的電勢(shì)差是1伏,這個(gè)電容器的電容就是1法,即:C=Q/U 但電容的大小不是由Q(帶電量)或U(電壓)決定的,即:C=εS/4πkd 。其中,ε是一個(gè)常數(shù),S為電容極板的正對(duì)面積,d為電容極板的距離, k則是靜電力常量。常見(jiàn)的平行板電容器,電容為C=εS/d.(ε為極板間介質(zhì)的介電常數(shù),S為極板面積,d為極板間的距離)。
電容器的電勢(shì)能計(jì)算公式:E=CU^2/2=QU/2
多電容器并聯(lián)計(jì)算公式:C=C1+C2+C3+…+Cn
多電容器串聯(lián)計(jì)算公式:1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn
三電容器串聯(lián) C=(C1*C2*C3)/(C1*C2+C2*C3+C1*C3)
三、電容的應(yīng)用
很多電子產(chǎn)品中如
試驗(yàn)變壓器、介質(zhì)損耗測(cè)試儀、
直流高壓發(fā)生器、串聯(lián)諧振裝置、電纜故障測(cè)試儀等等,電容器都是必不可少的電子元器件,它在電子設(shè)備中充當(dāng)整流器的平滑濾波、電源和退耦、交流信號(hào)的旁路、交直流電路的交流耦合等。由于電容器的類型和結(jié)構(gòu)種類比較多,因此,使用者不僅需要了解各類電容器的性能指標(biāo)和一般特性,而且還必須了解在給定用途下各種元件的優(yōu)缺點(diǎn)、機(jī)械或環(huán)境的限制條件等。下文介紹電容器的主要參數(shù)及應(yīng)用,可供讀者選擇電容器種類時(shí)用。
1、標(biāo)稱電容量(CR):電容器產(chǎn)品標(biāo)出的電容量值。云母和陶瓷介質(zhì)電容器的電容量較低(大約在5000pF以下);紙、塑料和一些陶瓷介質(zhì)形式的電容量居中(大約在0005μF10μF);通常電解電容器的容量較大。這是一個(gè)粗略的分類法。
2、類別溫度范圍:電容器設(shè)計(jì)所確定的能連續(xù)工作的環(huán)境溫度范圍,該范圍取決于它相應(yīng)類別的溫度極限值,如上限類別溫度、下限類別溫度、額定溫度(可以連續(xù)施加額定電壓的*高環(huán)境溫度)等。
3、額定電壓(UR):在下限類別溫度和額定溫度之間的任一溫度下,可以連續(xù)施加在電容器上的*大直流電壓或*大交流電壓的有效值或脈沖電壓的峰值。電容器應(yīng)用在高壓場(chǎng)合時(shí),必須注意電暈的影響。電暈是由于在介質(zhì)/電極層之間存在空隙而產(chǎn)生的,它除了可以產(chǎn)生損壞設(shè)備的寄生信號(hào)外,還會(huì)導(dǎo)致電容器介質(zhì)擊穿。在交流或脈動(dòng)條件下,電暈特別容易發(fā)生。對(duì)于所有的電容器,在使用中應(yīng)保證直流電壓與交流峰值電壓之和不的超過(guò)直流電壓額定值。
4、損耗角正切(tanδ):在規(guī)定頻率的正弦電壓下,電容器的損耗功率除以電容器的無(wú)功功率。這里需要解釋一下,在實(shí)際應(yīng)用中,電容器并不是一個(gè)純電容,其內(nèi)部還有等效電阻,Rs是電容器的串聯(lián)等效電阻,Rp是介質(zhì)的絕緣電阻,Ro是介質(zhì)的吸收等效電阻。對(duì)于電子設(shè)備來(lái)說(shuō),要求Rs愈小愈好,也就是說(shuō)要求損耗功率小,其與電容的功率的夾角δ要小。這個(gè)關(guān)系用下式來(lái)表達(dá): tanδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs 因此,在應(yīng)用當(dāng)中應(yīng)注意選擇這個(gè)參數(shù),避免自身發(fā)熱過(guò)大,以減少設(shè)備的失效性。
5、電容器的溫度特性:通常是以20℃基準(zhǔn)溫度的電容量與有關(guān)溫度的電容量的百分比表示。
6、電容器是*簡(jiǎn)單的電池,而且有充電快,容量大,等優(yōu)點(diǎn)。