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严孝燮:什么叫电容

严孝燮:什么叫电容

  很多产品中,电容器都是必不可少的电子元器件,它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、电源和退耦、交流信号的旁路、交直流电路的交流耦合等。由于电容器的类型和结构种类比较多,因此,使用者不仅需要了解各类电容器的性能指标和一般特性,而且还必须了解在给定用途下各种元件的优缺点、机械或环境的限制条件等。本文介绍电容器的主要参数及应用,可供读者选择电容器种类时用。

  1、标称电容量(CR):电容器产品标出的电容量值。

  云母和陶瓷介质电容器的电容量较低(大约在5000pF以下);纸、塑料和一些陶瓷介质形式的电容量居中(大约在0005μF10μF);通常电解电容器的容量较大。这是一个粗略的分类法。

  2、类别温度范围:电容器设计所确定的能连续工作的环境温度范围,该范围取决于它相应类别的温度极限值,如上限类别温度、下限类别温度、额定温度(可以连续施加额定电压的最高环境温度)等。

  3、额定电压(UR):在下限类别温度和额定温度之间的任一温度下,可以连续施加在电容器上的最大直流电压或最大交流电压的有效值或脉冲电压的峰值。

  电容器应用在高压场合时,必须注意电晕的影响。电晕是由于在介质/电极层之间存在空隙而产生的,它除了可以产生损坏设备的寄生信号外,还会导致电容器介质击穿。在交流或脉动条件下,电晕特别容易发生。对于所有的电容器,在使用中应保证直流电压与交流峰值电压之和不的超过直流电压额定值。

  4、损耗角正切(tgδ):在规定频率的正弦电压下,电容器的损耗功率除以电容器的无功功率。

  这里需要解释一下,在实际应用中,电容器并不是一个纯电容,其内部还有等效电阻,它的简化等效电路如下图所示。图中C为电容器的实际电容量,Rs是电容器的串联等效电阻,Rp是介质的绝缘电阻,Ro是介质的吸收等效电阻。对于电子设备来说,要求Rs愈小愈好,也就是说要求损耗功率小,其与电容的功率的夹角δ要小。

  这个关系用下式来表达: tgδ=Rs/Xc=2πf×c×Rs 因此,在应用当中应注意选择这个参数,避免自身发热过大,以减少设备的失效性。

  5、电容器的温度特性:通常是以20℃基准温度的电容量与有关温度的电容量的百分比表示。

  电容的定义是什么

  电容是起什么作用的?

  答;电容器是电子设备中的基本元件。顾名思义,“容”是容器,容以储存东西,所以电容器是储存电荷的容器,简称电容,通常用“C”表示。能够储存电荷的数量的本领叫“电容量”。电容量的表示单位是“法拉”,简称“法”,用“F”表示。由于“法拉”这一个单位实在太大了,平常人们实际上使用的单位比“法拉”要小的多,例如“微法”(uF)和“微微法”(pF)。其换算关系如下;

  1F(法拉)=1,000,000uF(微法)=10^6uF(微法)

  1uF=1,000,000PF(微微法)=10^6PF(微微法)

  电容器的特性正好同电感器相反,电容器对交流电的阻力却很小。这种阻力,叫做“容抗”。容抗与电容量以及交流电的频率成反比,即电容量越大,容抗越小,频率越高,容抗越小。电子电路中常用电容的这种特性构成各种类型的滤波器,来分离高频和低频。

  电容器的容抗式子表示如下;

  Ⅹc=1/2πfc 式子中;Xc一容抗(单位欧姆Ω);C一电容量(单位法拉F表示);F一交流电频率(单位赫兹Hz)。

  从式子中可以清楚的看出,由于直流电的频率等于为零,故它的容抗为∞无穷大,直流电是不能通过电容器的。电子电路中经常利用电容器的这种特性来隔断直流电,而让交流电通过。

  电容器是由两个互相靠近的导体,中间夹着一层绝缘介质构成的。

  常用的电容器种类繁多,常见的电容器大概可以分为“无极性电容器”和“有极性电容器”。

  无极性电容器是指电容器的两个极没有正负极之分,使用时两极可以进行任意交换链接。无极性电容器常见的有云母电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器、瓷介电容器、纸介电容器和色环电容器等等几种。

  有极性电容器也称为电解电容器,它是指电容器的两个金属电极有正负极之分,使用时一定要使正极端连接电路的高电位,负极端连接电路的低电位,否则就会引起电容器的损坏。

  有极性电容器根据其电极材料的不同,其外形结构也有所区别(详细见下图所示)。

  其中铝电解电容器具有体积小,容量大等特点,适用于低频、低压电路中;钽电解电容器具有体积小、容量大、寿命长、误差小等特点,但成本较高,适合于高档次电路中。

  常用的电容器的主要用途为,高频旁路、低频旁路、电源滤波、电力补偿、电机启动、调谐振荡、高频耦合、低频耦合等等。它与电阻、电感元器件共同组成许多电子电路,其功能是三驾骑去。至于组成的电路这里就不一一列举。

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