電容器
電容器,通常簡稱其容納電荷的本領為電容,用字母C表示。定義1:電容器,顧名思義,是‘裝電的容器’,是一種容納電荷的器件。英文名稱:capacitor。電容器是電子設備中大量使用的電子元件之一,廣泛應用于電路中的隔直通交,耦合,旁路,濾波,調諧回路, 能量轉換,控制等方面。定義2:電容器,任何兩個彼此絕緣且相隔很近的導體(包括導線)間都構成一個電容器。
電容與電容器不同。電容為基本物理量,符號C,單位為F(法拉)。
通用公式C=Q/U平行板電容器專用公式:板間電場強度E=U/d ,電容器電容決定式 C=εS/4πkd
隨著電子信息技術的日新月異,數碼電子產品的更新換代速度越來越快,以平板電視(LCD和PDP)、筆記本電腦、數碼相機等產品為主的消費類電子產品產銷量持續增長,帶動了電容器產業增長。
電容器作用
在直流電路中,電容器是相當于斷路的。電容器是一種能夠儲藏電荷的元件,也是最常用的電子元件之一。
這得從電容器的結構上說起。最簡單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(包括空氣)構成的。通電后,極板帶電,形成電壓(電勢差),但是由于中間的絕緣物質,所以整個電容器是不導電的。不過,這樣的情況是在沒有超過電容器的臨界電壓(擊穿電壓)的前提條件下的。我們知道,任何物質都是相對絕緣的,當物質兩端的電壓加大到一定程度后,物質是都可以導電的,我們稱這個電壓叫擊穿電壓。電容也不例外,電容被擊穿后,就不是絕緣體了。不過在中學階段,這樣的電壓在電路中是見不到的,所以都是在擊穿電壓以下工作的,可以被當做絕緣體看。
但是,在交流電路中,因為電流的方向是隨時間成一定的函數關系變化的。而電容器充放電的過程是有時間的,這個時候,在極板間形成變化的電場,而這個電場也是隨時間變化的函數。實際上,電流是通過電場的形式在電容器間通過的。
電容降壓式電源中電容器的選用及注意事項
在常用的低壓電源中,用電容器降壓(實際是電容限流)與用變壓器相比,電容降壓的電源體積小、經濟、可靠、效率高,缺點是不如變壓器變壓的電源安全。通過電容器把交流電引入負載中,對地有220V電壓,人易觸電,但若用在不需人體接觸的電路內部電路電源中,本弱點也可克服。如冰箱電子溫控器或遙控電源的開╱關等電源都是用電容器降壓而制作的。
相對于電阻降壓,對于頻率較低的50Hz交流電而言,在電容器上產生的熱能損耗很小,所以電容器降壓更優于電阻降壓。
通過電容器電流的大小,受該電容器容抗Xc=1╱(2πfC),Xc的單位是歐姆;交流電頻率f的單位是赫茲;電容器C的單位是法拉。
當將不同容量的電容器C(如圖1所示),接入AC220V 50Hz的交流電路時,其C的容抗及其所能通過的電流如附表所列。該電流即電容器C所能提供的最大電流值。
用電容器降壓制作電源時,必須注意以下幾點:
(1)經電容器降壓后,必須如圖2所示經整流、濾波及穩壓二極管穩壓后,才能獲得電壓穩定的電源(注:整流電路也可用半波整流)。
(2)電容器耐壓最好在630V以上,并應用無極性的電容器,有極性電容器不能用。
(3)在電容器兩端并聯500K-1M的泄放電阻。
(4)若需要加電源開關,為防止浪涌電流對負載RL并聯,如圖3所示。
(5)在組裝調試過程中要用1:1隔離變壓器接入AC220V電路中,以防觸電。
注意事項
由于電容器的兩極具有剩留殘余電荷的特點,所以,首先應設法將其電荷放盡,否則容易發生觸電事故。處理故障電容器時,首先應拉開電容器組的斷路器及其上下隔離開關,如采用熔斷器保護,則應先取下熔絲管。此時,電容器組雖已經過放電電阻自行放電,但仍會有部分殘余電荷,因此,必須進行人工放電。放電時,要先將接地線的接地端與接地網固定好,再用接地棒多次對電容器放電,直至無火花和放電聲為止,最后將接地線固定好。同時,還應注意,電容器如果有內部斷線、熔絲熔斷或引線接觸不良時,其兩極間還可能會有殘余電荷,而在自動放電或人工放電時,這些殘余電荷是不會被放掉的。故運行或檢修人員在接觸故障電容器前,還應戴好絕緣手套,并用短路線短接故障電容器的兩極以使其放電。另外,對采用串聯接線方式的電容器還應單獨進行放電。