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電容器
容納電荷的器件
兩個(gè)相互靠近的導體，中間夾一層不導電的絕緣介質(zhì)，就構成了電容器。當電容器的兩個(gè)極板之間加上電壓時(shí)，電容器就會(huì )儲存電荷。電容器的電容量在數值上等于一個(gè)導電極板上的電荷量與兩個(gè)極板之間的電壓之比。電容器的電容量的基本單位是法拉(F)。在電路圖中通常用字母C表示電容元件。
隨著(zhù)電子信息技術(shù)的日新月異，數碼電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度越來(lái)越快，以平板電視（LCD和PDP）、筆記本電腦、數碼相機等產(chǎn)品為主的消費類(lèi)電子產(chǎn)品產(chǎn)銷(xiāo)量持續增長(cháng)，帶動(dòng)了電容器產(chǎn)業(yè)增長(cháng)。
基本信息
| 中文名 | 電容器 |
| 外文名 | capacitor |
| 類(lèi)別 | 電子元件 |
| 功能 | 裝電的容器 |
| 運用領(lǐng)域 | 容納電荷的器件 |
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簡(jiǎn)介
主要參數
(1)標稱(chēng)電容量，為標志在電容器上的電容量。但電容器實(shí)際電容量與
電容器既然是一種儲存電荷的“容器”，就有“容量”大小的問(wèn)題。為了衡量電容器儲存電荷的能力，確定了電容量這個(gè)物理量。電容器必須在外加電壓的作用下才能儲存電荷。不同的電容器在電壓作用下儲存的電荷量也可能不相同。國際上統一規定，給電容器外加1伏特直流電壓時(shí)，它所能儲存的電荷量，為該電容器的電容量（即單位電壓下的電量），用字母C表示。電容量的基本單位為法拉（F）。在1伏特直流電壓作用下，如果電容器儲存的電荷為1庫侖，電容量就被定為1法拉，法拉用符號F表示，1F=1Q/V。在實(shí)際應用中，電容器的電容量往往比1法拉小得多，常用較小的單位，如毫法（mF）、微法(μF)、納法（nF）、皮法(pF)等，它們的關(guān)系是：1微法等于百萬(wàn)分之一法拉；1皮法等于百萬(wàn)分之一微法，即：
1法拉(F)=1000毫法(mF)；1毫法(mF)=1000微法(μF)；1微法(μF)=1000納法（nF）；1納法（nF）=1000皮法(pF)；即：1F=1000000μF；1μF=1000000pF。
(2)額定電壓，為在最低環(huán)境溫度和額定環(huán)境溫度下可連續加在電容器的最高直流電壓。如果工作電壓超過(guò)電容器的耐壓，電容器將被擊穿，造成損壞。在實(shí)際中，隨著(zhù)溫度的升高，耐壓值將會(huì )變低。
(3)絕緣電阻。直流電壓加在電容上，產(chǎn)生漏電電流，兩者之比稱(chēng)為絕緣電阻。當電容較小時(shí)，其值主要取決于電容的表面狀態(tài)；容量大于0.1
時(shí)，其值主要取決于介質(zhì)。通常情況，絕緣電阻越大越好。
(4)損耗。電容在電場(chǎng)作用下，在單位時(shí)間內因發(fā)熱所消耗的能量稱(chēng)做損耗。損耗與頻率范圍、介質(zhì)、電導、電容金屬部分的電阻等有關(guān)。
(5)頻率特性。隨著(zhù)頻率的上升，一般電容器的電容量呈現下降的規律。當電容工作在諧振頻率以下時(shí)，表現為容性；當超過(guò)其諧振頻率時(shí)，表現為感性，此時(shí)就不是一個(gè)電容而是一個(gè)電感了。所以一定要避免電容工作于諧振頻率以上。
作用
這得從電容器的結構上說(shuō)起。最簡(jiǎn)單的電容器是由兩端的極板和中間的絕緣電介質(zhì)（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(zhì)，所以整個(gè)電容器是不導電的。不過(guò)，這樣的情況是在沒(méi)有超過(guò)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(zhì)都是相對絕緣的，當物質(zhì)兩端的電壓加大到一定程度后，物質(zhì)都是可以導電的，我們稱(chēng)這個(gè)電壓為擊穿電壓。電容也不例外，電容被擊穿后，就不是絕緣體了。不過(guò)在中學(xué)階段，這樣的電壓在電路中是見(jiàn)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(shí)間成一定的函數關(guān)系變化的。而電容器充放電的過(guò)程是有時(shí)間的，這個(gè)時(shí)候，在極板間形成變化的電場(chǎng)，而這個(gè)電場(chǎng)也是隨時(shí)間變化的函數。實(shí)際上，電流是通過(guò)電場(chǎng)的形式在電容器間通過(guò)的。
電容器的作用：
●諧振：用在LC諧振電路中的電容器稱(chēng)為諧振電容，LC并聯(lián)和串聯(lián)諧振電路中都需這種電容電路。
●旁路：用在旁路電路中的電容器稱(chēng)為旁路電容，電路中如果需要從信號中去掉某一頻段的信號，可以使用旁路電容電路，根據所去掉信號頻率不同，有全頻域（所有交流信號）旁路電容電路和高頻旁路電容電路。
●定時(shí)：用在定時(shí)電路中的電容器稱(chēng)為定時(shí)電容。在需要通過(guò)電容充電、放電進(jìn)行時(shí)間控制的電路中使用定時(shí)電容電路，電容起控制時(shí)間常數大小的作用。
●微分：用在微分電路中的電容器稱(chēng)為微分電容。在觸發(fā)器電路中為了得到尖頂觸發(fā)信號，采用這種微分電容電路，以從各類(lèi)（主要是矩形脈沖）信號中得到尖頂脈沖觸發(fā)信號。
●補償：用在補償電路中的電容器稱(chēng)為補償電容，在卡座的低音補償電路中，使用這種低頻補償電容電路，以提升放音信號中的低頻信號，此外，還有高頻補償電容電路。
型號
型號命名
第一部分：名稱(chēng)，用字母表示，電容器用C。
第二部分：材料，用字母表示。
注：A-鉭電解、B-聚苯乙烯等非極性薄膜、C-高頻陶瓷、D-鋁電解、E-其它材料電解、G-合金電解、H-復合介質(zhì)、I-玻璃釉、J-金屬化紙、L-滌綸等極性有機薄膜、N-鈮電解、O-玻璃膜、Q-漆膜、T-低頻陶瓷、V-云母紙、Y-云母、Z-紙介。
第三部分：分類(lèi)，一般用數字表示，個(gè)別用字母表示。
數字表示如下：
符號 | 瓷介 | 云母 | 有機 | 電解 |
1 | 圓形 | 非密封 | 非密封 | 箔式 |
2 | 管形 | 非密封 | 非密封 | 箔式 |
3 | 疊片 | 密封 | 密封 | 燒結粉液體 |
4 | 獨石 | 密封 | 密封 | 燒結粉液體 |
5 | 穿心 | / | 穿心 | / |
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第四部分：序號，用數字或字母表示。包括品種、尺寸代號、溫度特性、直流工作電壓、標稱(chēng)值、允許誤差、標準代號。
容量標示
1．直標法
用數字和單位符號直接標出。如1 表示1微法，有些電容用“R”表示小數點(diǎn)，如R56表示0.56微法。
2．文字符號法
用數字和文字符號有規律的組合來(lái)表示容量。如p10表示0.1pF、1p0表示1pF、6P8表示6.8pF、2u2表示2.2uF。
3．色標法
4．數學(xué)計數法：數學(xué)計數法一般是三位數字，第一位和第二位數字為有效數字，第三位數字為倍數。
分類(lèi)
根據分析統計，電容器主要分為以下10類(lèi)：
3、按用途分有：高頻旁路、低頻旁路、濾波、調諧、高頻耦合、低頻耦合、小型電容器。
7、濾波：鋁電解電容器、紙介電容器、復合紙介電容器、液體鉭電容器。
8．調諧：陶瓷電容器、云母電容器、玻璃膜電容器、聚苯乙烯電容器。
9．低耦合：紙介電容器、陶瓷電容器、鋁電解電容器、滌綸電容器、固體鉭電容器。
種類(lèi)舉例
鋁電解電容器
2、容量誤差大，泄漏電流大；普通的不適于在高頻和低溫下應用，不宜使用在25kHz以上頻率。
鉭電解電容器
用燒結的鉭塊作正極，電解質(zhì)使用固體二氧化錳。溫度特性、頻率特性和可靠性均優(yōu)于普通電解電容器，特別是漏電流極小，貯存性良好，壽命長(cháng)，容量誤差小，而且體積小，單位體積下能得到最大的電容電壓乘積。其對脈動(dòng)電流的耐受能力差，若損壞易呈短路狀態(tài)。常應用于超小型高可靠機件中。
并聯(lián)電容器
結構與紙質(zhì)電容器相似，但用聚脂、聚苯乙烯等低損耗塑材作介質(zhì)。特點(diǎn)如下：
1、頻率特性好，介電損耗小。
2、不能做成大的容量，耐熱能力差。
3、濾波器、積分、振蕩、定時(shí)電路。瓷介電容器 穿心式或支柱式結構瓷介電容器，它的一個(gè)電極就是安裝螺絲。引線(xiàn)電感極小，頻率特性好，介電損耗小，有溫度補償作用。
4、不能做成大的容量，受振動(dòng)會(huì )引起容量變化。
5、特別適于高頻旁路。
玻璃釉電容器
由一種濃度適于噴涂的特殊混合物噴涂成薄膜而成，介質(zhì)再以銀層電極經(jīng)燒結而成"獨石"結構，性能可與云母電容器媲美，能耐受各種氣候環(huán)境，一般可在200℃或更高溫度下工作，額定工作電壓可達500V。
檢測方法
1、檢測10pF以下的小電容：因10pF以下的固定電容器容量太小，用萬(wàn)用表進(jìn)行測量，只能定性的檢查其是否有漏電，內部短路或擊穿現象。測量時(shí)，可選用萬(wàn)用表R×10k擋，用兩表筆分別任意接電容的兩個(gè)引腳，阻值應為無(wú)窮大。若測出阻值(指針向右擺動(dòng))為零，則說(shuō)明電容漏電損壞或內部擊穿。
2、檢測10PF～001μF固定電容器：通過(guò)判斷是否有充電現象，進(jìn)而判斷其好壞。萬(wàn)用表選用R×1k擋。兩只三極管的β值均為100以上，且穿透電流要小。可選用3DG6等型號硅三極管組成復合管。萬(wàn)用表的紅和黑表筆分別與復合管的發(fā)射極e和集電極c相接。由于復合三極管的放大作用，把被測電容的充放電過(guò)程予以放大，使萬(wàn)用表指針擺幅度加大，從而便于觀(guān)察。
應注意的是：在測試操作時(shí)，特別是在測較小容量的電容時(shí)，要反復調換被測電容引腳接觸A、B兩點(diǎn)，才能明顯地看到萬(wàn)用表指針的擺動(dòng)。對于001μF以上的固定電容，可用萬(wàn)用表的R×10k擋直接測試電容器有無(wú)充電過(guò)程以及有無(wú)內部短路或漏電，并可根據指針向右擺動(dòng)的幅度大小估計出電容器的容量。
充放電
(1)充電的過(guò)程。
使電容器帶電(儲存電荷和電能)的過(guò)程稱(chēng)為充電。把電容器的一個(gè)極板接電源的正極，另一個(gè)極板接電源的負極，兩個(gè)極板就分別帶上了等量的異種電荷。充電后電容器的兩極板之間就有了電場(chǎng)，充電過(guò)程把從電源獲得的電能儲存在電容器中。
(2)放電的過(guò)程。
使充電后的電容器失去電荷(釋放電荷和電能)的過(guò)程稱(chēng)為放電。例如，用一根導線(xiàn)把電容器的兩極接通，兩極上的電荷互相中和，電容器就會(huì )放出電荷和電能。放電后電容器的兩極板之間的電場(chǎng)消失，電能轉化為其他形式的能。
故障處理
1、電容器的常見(jiàn)故障。當發(fā)現電容器的下列情況之一時(shí)應立即切斷電源。
（1）電容器外殼膨脹或漏油。
（2）套管破裂，發(fā)生閃絡(luò )有火花。
（3）電容器內部聲音異常。
（4）外殼溫升高于55℃以上示溫片脫落。
2、電容器的故障處理
（1）當電容器爆炸著(zhù)火時(shí)，就立即斷開(kāi)電源，并用砂子和干式滅火器滅火。
（2）當電容器的保險熔斷時(shí)，應向調度匯報，待取得同意后再拉開(kāi)電容器的斷路器。切斷電源對其進(jìn)行放電，先進(jìn)行外部檢查，如套管的外部有無(wú)閃絡(luò )痕跡，外殼是否變形，漏油及接地裝置有無(wú)短路現象等，并搖測極間及極對地的絕緣電阻值，檢查電容器組接線(xiàn)是否完整、牢固，是否有缺相現象，如未發(fā)現故障現象，可換好保險后投入。如送電后保險仍熔斷，則應退出故障電容器，而恢復對其余部分送電。如果在保險熔斷的同時(shí)，斷路器也跳閘，此時(shí)不可強送。須待上述檢查完畢換好保險后再投入。
（3）電容器的斷路器跳閘，而分路保險未斷，應先對電容器放電三分鐘后，再檢查斷路器電流互感器電力電纜及電容器外部等。若未發(fā)現異常，則可能是由于外部故障母線(xiàn)電壓波動(dòng)所致。經(jīng)檢查后，可以試投；否則，應進(jìn)一步對保護全面的通電試驗。通過(guò)以上的檢查、試驗，若仍找不出原因，則需按制度辦事，對電容器逐漸進(jìn)行試驗。未查明原因之前，不得試投。
3、處理故障電容器時(shí)的安全事項。由于電容器的兩極具有剩留殘余電荷的特點(diǎn)，所以，首先應設法將其電荷放盡，否則容易發(fā)生觸電事故。處理故障電容器時(shí)，首先應拉開(kāi)電容器組的斷路器及其上下隔離開(kāi)關(guān)，如采用熔斷器保護，則應先取下熔絲管。此時(shí)，電容器組雖已經(jīng)過(guò)放電電阻自行放電，但仍會(huì )有部分殘余電荷，因此，必須進(jìn)行人工放電。放電時(shí)，要先將接地線(xiàn)的接地端與接地網(wǎng)固定好，再用接地棒多次對電容器放電，直至無(wú)火花和放電聲為止，最后將接地線(xiàn)固定好。同時(shí)，還應注意，電容器如果有內部斷線(xiàn)、熔絲熔斷或引線(xiàn)接觸不良時(shí)，其兩極間還可能會(huì )有殘余電荷，而在自動(dòng)放電或人工放電時(shí)，這些殘余電荷是不會(huì )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(xiàn)短接故障電容器的兩極以使其放電。另外，對采用串聯(lián)接線(xiàn)方式的電容器還應單獨進(jìn)行放電。
超級電容器
超級電容器又稱(chēng)為雙電層電容器、電化學(xué)電容器，是電化學(xué)性能介于傳統電容器和電池的一種新型的電化學(xué)儲能裝置。它主要是通過(guò)雙電層電容和氧化還原反應產(chǎn)生的法拉第準電容存儲能量。一般說(shuō)來(lái)，超級電容器的儲能方式是可逆的，因此可用來(lái)解決電池記憶等問(wèn)題。當前，超級電容器的應用范圍非常廣泛，尤其是在混合動(dòng)力汽車(chē)方面。其作為混合動(dòng)力汽車(chē)的電源，可以很好地滿(mǎn)足汽車(chē)在啟動(dòng)、爬坡和加速時(shí)對高功率的需求，從而有效地節約能源并提高電池的使用壽命。
對于超級電容器來(lái)說(shuō)，依據不同的內容可有不同的分類(lèi)方法。首先，根據不同的儲能機理，可將超級電容器分為雙電層電容器和法拉第準電容器兩大類(lèi)。其中，雙電層電容器主要是通過(guò)純靜電電荷在電極表面進(jìn)行吸附來(lái)產(chǎn)生存儲能量。法拉第準電容器主要是通過(guò)法拉第準電容活性電極材料(如過(guò)渡金屬氧化物和高分子聚合物)表面及表面附近發(fā)生可逆的氧化還原反應產(chǎn)生法拉第準電容，從而實(shí)現對能量的存儲與轉換。其次，根據電解液種類(lèi)可分為水系超級電容器和有機系超級電容器兩大類(lèi)。此外，根據活性材料的類(lèi)型是否相同，可分為對稱(chēng)超級電容器和非對稱(chēng)超級電容器。最后，根據電解液的狀態(tài)形式，又可將超級電容器分為固體電解質(zhì)超級電容器和液體電解質(zhì)超級電容器兩大類(lèi)。
參考資料
[1]
自查！廚房里的這種家電，多批次樣品不合格！或存在觸電風(fēng)險等2021-12-21T09:03:49+08:00[引用日期2022-06-13 18:50:47]
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