电容器分类及用途

  导体上可以保留一定量的电荷,即导体具有储存电荷的能力。但单独的导体储存电荷的本领较小,为了更好的提高导体储存电荷的本领,把导体做成一定的结构。被绝缘物隔开的两个导体的组合叫做电容器。组成电容器的两个导体叫做极板,中间的绝缘物质叫做电容器的介质。

  电容器是电工电子技术中常用的元件之一。在电力系统中,利用它能改善系统的功率因数;在电子技术中,利用它能够更好的起到滤波、耦合、隔直、调谐、旁路、选频等作用。在机械加工工艺中,利用电容器还能够直接进行电火花加工。

  其容量可在一些范围内调节。常用的空气可变电容器由两组铝片组成,不动的一组叫定片,可以转动的一组叫动片。通过旋转动片,改变动片与定片的相对面积,从而改变电容量大小。

  常见的陶瓷微调电容器是由两片小型金属弹片中间加有介质构成,其容量变化范围不大,常用于调谐回路中微调频率。

  一般电解电容器有正负极之分,使用时正极接高电位,负极接低电位,不能接错。有极性电容不能用于交流电路,否则容易被击穿损坏。

  成品电容器都有一定的规格。在实际使用时,常常会遇到电容量或额定工作电压不符合电路要求,这时可将若干只电容器作适当联接,以满足电路的需要。

  若干个电容器依次相连,中间无分支的联接方式叫电容器的串联。电容器串联相当于把它的两个极板的距离加大,因而具有以下特点。

  1)如下图所示,电容器C1与C2串联后接到电压为U的直流电源上,使与电源直接相接的两极板充有等量异性电荷,其余两极板在静电感应下也同样带上异性等量电荷。

  上式说明,串联电容器的等效电容量的倒数等于各串联电容的倒数之和。这个关系相似于电阻并联时的情况,若串联的n个电容器的容量相同,且都为C,则等效电容为:C串=C/n

  串联电容器的等效电容量比其中电容量最小的还小。同时各个电容器上分配的电压与其电容量成反比,因为U1=Q/C1,且每个电容器上的电量相等。故电容量大的分配的电压低,电容量小的电容器分配的电压高。在具体使用中,必须慎重地考虑各个电容器的耐压情况,否则会因为疏忽,使电容器分配的电压超过额定电压而被击穿。

  若干个电容器接在相同的两点之间的联接方式叫电容器的并联。下图为两只电容器的并联。

  当单只电容器的耐压能满足,而电容量不能够满足时,可以把几只电容器并联起来使用。并联时有如下特点:

  这一关系与电阻串联的情况相似,若并联的n个电容器的容量相同,且都为C,则等效电容为:C并=nC。

  从以上分析可知,电容器并联时总电容量增大了,并联电容器的数目越多,其等效电容越大。应当注意,并联时各个电容器直接与外加电压相接,因此每只电容器的耐压都必须大于外加电压值。

  在选用电容器时,不仅要满足性能要求,还应考虑其体积、重量及价格等因素,不仅要考虑电路的要求,还应考虑电容器所处的工作环境。

  2、选用电容器时要考虑电路要求和工作环境,如用在谐振回路中,可选用云母、陶瓷电容等;用于滤波时,可选用电解电容器;用来改善功率因数时,可选用油质电容器等。总之,要视不同使用场合,不同电路要求,选用不一样的种类的电容器。

  在出现断路器跳闸、熔体熔断等情况后,应立即进行特殊巡视检查,要有明确的目的性地查找原因,必要时对电容器做试验,在查出原因之前,不得再次合闸运行。注意检查前除自动放电外,还应进行人工充分放电,否则不得触及电容器。

  补偿电容器在正常电压下运行是发挥其无功补偿作用的重要条件。电容器组允许在1.1倍标称电压下长时间运行。运行中,由于倒闸操作、电压调整、负荷变化等因素可能会引起过电压。根据过电压的数值,电容器组允许相对较短时间的过电压。

  电容器组允许在1.3倍额定电流下长时间运行,在允许超过额定电流的30%中,10%是由允许的工频过电压所引起,20%是由高次谐波电压所引起。

  电容器没有铜损,也没有铁损,仅有介质损耗,因此电容器的发热量由介质损耗决定,即由电容量、频率和电压决定,更与其绝缘介质的绝缘性能有直接关系。

  补偿电容器温度过高时,会影响它的常规使用的寿命,甚至引起介质击穿,造成电容器损坏。对环境和温度的要求,一般电容器-40℃~40℃,自愈式电容器为-45℃~50℃。

  切断电容器组时会出现电感、电容回路的振荡,由此产生操作过电压。如果此时断路器发生电弧重燃,将会引起强烈的电磁振荡,出现更高的过电压。此过电压的幅值,与被切电容器和母线侧电容的大小及电弧重燃时触头间的电位差有关。

  电容器组与电源接通的瞬间,会出现电容器组的过电压和过电流现象。若电容器组接入电网的合闸瞬间,电压正巧为最大值时,便可产生浪涌电流(高频、高幅值过渡电流),它会对开关灭弧室产生很大的机械应力,危害

  3)电网谐波对电容器运行的影响运行中的电容器与电网中高次谐波发生谐振时,会产生很大的谐振电流。谐振电流会使电容器过负荷、过热、振动,并发出异常声音。

  1)变电所全所停电后,必须将电容器组的开关断开;恢复送电时,应将出线开关合上,带一定的负荷后,再合电容器组的开关。

  2)电容器的开关跳闸后,不允许强行试送,应根据详细情况进行判断,证明电容器确无故障后方可送电。

  3)电容器组每次停电后重新合闸,必须断开电容器开关,放电3min后才能进行。

  1)环境温度不允许超出40℃,24小时内的平均温度不允许超出30℃,超过时应人工冷却或退出运行。

  2)避免电容器在最高电压和最高温度同时出现的情况下运行,以保障电容器常规使用的寿命。

  3)允许在不超过1.3倍的额定电流下工作,但应设法消除线路中长期出现的过电压和高次谐波。

  4)注意清扫套管表面、电容器外壳、相关电器及铁架上的积灰或其他脏污。一般每季度必须清扫一次。

  5)工频过电压发生的次数不能太多,在电容器整个使用寿命中,高于1.15倍标称电压的次数,通常不应超过200次。

  6)在轻负荷下投入空载变压器或并联电抗器时,易发生铁磁谐振而产生过电流,为消除这种现象,在投入变压器或并联电抗器前,应先切除电容器。

  7)电容器线路上的所有接触点,必须定期仔细检查有没有松动,防止造成电容器损坏,甚至整个补偿设备发生故障。

  8)至少每月应对保护电容器的熔丝进行一次检查,目的是检查电容器的使用情况,确保电容器的正常运行。

  指电容器运行中,因通风不良、外力破坏、操作过电压或雷击等问题导致的损坏。

  1)电容器组母线电压超过电容器标称电压1.1倍,或通过电容器组的电流大于额定电流1.3倍;

  2)电容器周围环境和温度超出允许范围(一般为40~50℃)或电容器外壳最热点温度超出允许范围(一般多60~80℃);

  原因一般是电容器制作的完整过程中,未除尽内部气体,以至运行中当电压升高时发生内部放电,同时引起在允许电压下不导电的材料分解并产生气体,使密封的电容器油箱内部压力增大而造成鼓肚。

  电容器鼓肚说明内部已有元件被击穿。出现鼓肚的电容器,应立马停止使用,否则可能会导致电容器爆炸,若采用降低电压的方法接着使用,则内部击穿处仍然会不断产生电弧,从而使体积更加膨胀而导致电容器爆炸。

  原因是内部绝缘介质由于电离而产生间隙,局部发生放电,是绝缘崩溃的先兆,应立马停止运行,并进行全方位检查修理。

  电容器组停电后,虽然已经经过放电电阻自行放电,但两极间仍会有部分残余电荷,故处理前必须首先设法将电荷放尽,否则容易引发触电事故。

  1)首先拉开电容器组的断路器及其上、下隔离开关,采用熔断器保护的,先取下熔丝管。

  2)人工放电时,将接地线的接地端与接地网固定好,用接地棒多次对电容器进行放电,直至无火花和无放电声为止,之后要将接地线)电容器有内部断线、熔丝熔断或引线接触不良时,其两极间还可能会存有残余电荷。应带好绝缘手套,用短接线短接故障电容器两极,把电放尽。

  值得注意的是虽然电容器和电容量都可以简称电容,也都可以用C表示,但电容器是储存电荷的容器,而电容量则是衡量电容器在一定电压作用下,储存电荷能力大小的物理量,二者不可混淆。同时还应认识到不只是电容器才具有电容,电力输电线之间、输电线与大地之间、

  各引脚之间以及元件与元件之间都存在着一定的电容,通常我们把这些电容称为分布电容。尽管分布电容的容量较小,正常的情况下可忽略不计,但在某些要求比较严格的场合,就要考虑分布电容对电路及设备的影响。2、电容量

  1)如果把电容器的两个极板分别接到直流电源两端,这时两极板间便有电压U,同时在电场力的作用下驱使自由电子运动,使两个极板分别带上数量相等、性质相反的电荷。与电源正极相连的极板带正电荷,与电源负极相连的极板带负电荷。2)对某一电容器来说,其中任一极板所储存的电量与两极板间电压的比值是一个常数,因此,采用这一比值来表示电容器储存电荷的本领。电容器任一极板上所储存的电量Q与两极板间的电压U的比值叫做电容器的电容量。用字母C表示,C=Q/U。电容量表示在单位电压作用下,电容器每极板所储存的电量。如果两极板间电压为1V,每极板所储存电量为1C,则其电容量为1F。要注意的是C=Q/U,C是导体自身的固有性质,C只与导体的几何性质(形状、大小)和周围电介质有关,而与导体上是否带电及所处的电势无关。

  3)平行板电容器的电容量与极板的面积成正比,与极板间的距离成反比,并与填充在极板间的电介质的性质有关,与外加电压和电量无关,并且当介电系数不变时,平行板电容器的电容是一个常数。

  C=εs/d,s为极板有效面积㎡;d为两极板间距m;ε为电介质介电系数。

  )和容抗器(电容器)。但由于过去先有了电感器,并且被称为电抗器,所以现在人们所说的电容器就是容抗器,而电抗器专指电感器。不管准确与否,慢慢的变成了一种习惯,有点先入为主的意思。

  1)构造不同电抗器即电感器,电感器的结构与变压器的结构相似,但只有一个激磁线圈;

  并联电抗器用于超高压远距离输电补偿线路的电容电流,防止轻负荷线路端电压升高,维持输电系统电压稳定;改善沿线电压分布和轻载线路中的无功分布并降低线损,减少潜

  配套使用,可以轻松又有效地防止因操作进线开关而产生的过电压和浪涌电流对它的冲击,同时也能够大大减少变频器产生的谐波对电网的污染,并可提高变频器的功率因数。电容器是容性负载,大多数都用在补偿无功和储能。

  3)特性不同电感有“阻交、通直”的作用,即在交流电路中用感抗的特性来“通低频直流、阻高频交流”。电容有“通交、隔直”的作用,即在交流电路中用容抗的频率特性来“通高频交流、阻低频直流”。

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