电容基础知识

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,各位领导 各位专家,大家好,1,电 容 器 基 础 知 识,二、电容器的用途,1、按领域区分：, 电子工程：发送接收设备、电视机、计算机、电子仪器、电工测量仪器、自动装置。, 电力工程：改善系统功率因数、防止过电压、获得瞬时大电流、电机启动、灭弧。, 其他：高频加热、高频淬火、发动机点火、家用电器、闪光摄影等。,一、电容器的定义：,电容器是由介质隔开的两块金属极板构成的电子元件。,2,2、按功能区分： 隔直流： 电容器有效地阻止直流而限制低频交流，对高频电流没有多大影响，常用来使电路某一部分不出现直流电压。 旁路（去耦）： 电容器为交流电路中某些与之并联的元件提供低阻抗通路。此类电容器要求有低的损耗因数和电感。 耦合： 电容器用于电路的级间连接，允许交流信号通过并传输到下一级电路而阻止直流通过。 滤波： 电容器与电感线圈或电阻器按一定方式连接，可以有选择性地传输不同频率。此类电容器要求有高的频率稳定性和低的损耗因数。 温度补偿： 电容器用于对其它元件进行温度补偿，从而改善电路的稳定性。此种电容器的容量温度系数可按标准系列选取。 计时： 电容器与电阻器配合可确定电路的时间常数。,3, 调谐： 电容器用于与频率有关的电路或系统的调谐。此种电容器必须有低功率因数（高Q）和长期的稳定。 整流（半导体可控整流电路） 电容器利用存储的能量，在预定的时间关闭半导体开关元件。 储能： 电容器利用一较小功率的电源长时间充电，然后在很短时间内放电，可得到很大的冲击功率。一般用于焊接、闪光灯、加热等装置中。 微调： 通过一只小的可变电容器与一只大容量电容器结合来调整总容量。 差动： 可变电容器有彼此绝缘的两组定片与一组公共动片。旋转动片时，其中一组容量增大，而另一组容量减小。此种电容器用于可变电容分压器、电容电桥、天线耦合等场合。,4,三、电容器的分类：,1、 按介质分类,5,2、按电容量是否可以调整分类：, 固定电容器； 可变电容器； 半可变电容器。,3、按用途分类：, 回路电容器； 耦合电容器； 旁路电容器；, 滤波电容器； 隔直流电容器； 脉冲电容器；,功率补偿电容器,四、电容器表示符号：,固定电容器 电解电容器 可变电容器 半可变电容器,6,五、电容器的性能参数：,1、电容量：,当电容器接通电源时，在电容器的两极上加上了一定的电压，在两极上积有数量相等而符号相反的电荷，两极间的电压U越高，极板上聚集的电量Q也就越多，但电压U和电量Q的比值则保持不变，这个比值称为电容器的电容量。,Q,C = ,U,Q库仑； U伏特；,C法拉,1F=106F=109nF=1012pF,7,2、电容器的绝缘电阻,在电场作用下，由于介质中产生位移电流而形成漏电流，漏电流的大小表示介质的绝缘性能的好坏。施加电容器上的电压与漏电流的比值即为电容器的绝缘电阻。,d,R=v,s,同一介质做成的电容器，电容量增大时其绝缘电阻就会减小，这是因为要增加电容器的电容量就必须增大极板面积s或减小介质厚度d，都将使R值随之减低。所以，对于电容器质量的好坏常用绝缘电阻与电容量的乘积来评价，这个乘积称为电容器的时间常数。,=R.C.,R兆欧, M；C微法, F；秒, S,经推算可得：=8.8410,-14,v,由此可见，电容器的时间常数只与介质的体积电阻系数v及介电系数有关，而与电容器的形状、尺寸无关。,直流电容器对电阻的要求较高。,对交流电容器，在旧的IEC及GB标准中，曾有绝缘电阻的要求条款，随着电容器的发展，目前电容器介质性能越来越高，产品的绝缘电阻远远超过实际使用要求。因此，在新的IEC 60252及GB3667标准中删去了对绝缘电阻要求的条款。,8,3、电容器的损耗角正切值tg,电容器中贮存的功率（无功功率）为,Pq=UICUIcos,电容器的能量损耗（有功功率）：,P=UIR=UIsin,P与Pq的比值即为电容器的损耗角正切值：,9,4、电容器的介电强度,电容器的介电强度就是它能承受加于两引出端上的电压而不致被击穿（损坏）的能力。它主要取决于介质的介电强度和性质，此外也与电容器的结构特点、极板面积及散热情况等因素有关。,由于电容器的击穿往往是因为介质击穿而引起的，因此，与介质击穿形式相类似，电容器的击穿形式可分为电击穿、热击穿、老化击穿。,采用相同材料和工艺制成的电容器，其击穿场强往往也有较大的分散性，这是由于工艺的重复性和材料的均匀性不良而造成的。,对交流电动机电容器而言，电压应尽量不含谐波，以保证当施加于电容器时，总电流不超过对应于正弦波电压值的10%。,10,六、电容器结构,电容器主要由以下四部分构成：,a) 电容器芯子，是电容器的主体部分，形成电容器的电容量。,b) 电容器外壳，是电容器的载体，起保护电容器芯子及电容器安装固定作用。,c) 电容器灌封材料，固定及密封电容器芯子。,d) 电容器引出线，引出电容器两电极，以此同其它线路的连接。,11,CBB65A型电容器结构图,12,CBB65型电容器结构图,13,七、金属化安全膜电容器介绍,金属化安全膜电容器工作原理：,金属化安全膜电容器是普通金属化有机薄膜电容器的升级产品，目的是进一步提升金属化有机薄膜电容器的安全性。金属化有机薄膜电容器具有良好的自愈性，即当电容器介质薄膜中存在疵点而发生介质击穿时，在击穿点周围的极薄的金属化层（0.01-0.02m）在大电流的作用下蒸发，使得击穿点同整体电容器隔离，保证了电容器的正常工作。随着实践的发展，人们发现金属化有机薄膜在电容器连续发生自愈击穿的过程中，在电弧高温作用下，自愈点周围的有机薄膜局部软化，使电性能急剧下降，甚至使多层介质粘接在一起，出现绝缘电阻下降、损耗角正切增加、甚至短路失效影响产品的可靠性，因此，金属化有机薄膜电容器运行的可靠性与安全性列入到金属化有机薄膜电容器行业研究的课题中来。,金属化安全膜是将保障电容器安全所需的保险丝分化为无数个微型保险丝蒸镀在金属化聚丙烯膜的基膜上，每平方米基膜上蒸镀的微型保险丝一般在二万个以上。由于保险丝非常微小，因而反应非常灵敏，金属化安全膜在介质击穿发生自愈时，击穿点所在极板四周的微型保险丝由于瞬间流过较大电流而动作，使击穿点所在极板单元与其他极板脱离，能有效地阻止电介质弱点在击穿时对电容器的破坏和蔓延，防止击穿点因自愈不彻底而进一步恶化，较普通金属化薄膜电容器而言，减少了电容器的早期失效，同时也有效提升了电容器使用过程中的安全性。,14,金属化安全膜电容器介绍,15,分切,将待分切的聚丙烯光膜卷或金属化膜卷分切成所需宽度，并适合于卷绕机用的光膜盘或金属化膜盘。,八、电容器工艺过程,16,卷绕,将金属化膜卷制成电容器主体部分电容器芯子。,17,热压（CBB61/CBB65D）,热压定型。,包裹编带（CBB61/CBB65D）,掩蔽电容器芯子，确保产品在喷金时芯子两喷金层不连襟。,18,喷金,引出电容器两电极板。,19,半成品检测,剔除芯子的薄膜电弱点、剔除喷金接触不良品、剔除半成品中电性能不合格品。,20,焊接装配,引出电容器两电极。,21,去潮,去除电容器芯子中的潮气，确保电容器电性能的良好。,灌封(CBB61/CBB60/CBB65D),密封芯子，形成整体电容器。,22,浸渍（CBB65/CBB65A）,排除电容器内的空气及潮气，在真空下填充浸渍料，以提高其电气性能。,23,清洗、密封检验（,CBB65/CBB65A,）,将已浸渍并已焊封浸渍孔的铝壳产品上的油渍除去，使产品清洁，并将密封性能不和格的产品剔除。,标志,标识每只电容器的型号、规格，便于使用；标识流程卡号，便于追溯。,成品测试,剔除电性能、外观不合格的电容器。,24,25,九、交流电动机电容器的选用及应用中的几个问题,一）、电容器电容量的选择,1、补偿电容,1). 容量太大,a. 过补偿 b. 成本过高,2). 容量太小,补偿效率较低,2、起动电容,1). 容量太大：起动转矩较大，起动时间较短，但成本上升。,2). 容量太小：起动慢，可能会影响临近负载正常工作。,3、运转电容,过大或过小，均会造成旋转磁场非接近圆形，影响电动机运行性能。,二）、额定电压的选择,额定电压选择过高，产品制造成本较高，实际使用电压较低，存在大马拉小车的现象。,额定电压选择过低，保险系数较小，使用过程易因电压的波动出现失效产品。,26,三）、谐波的危害及预防 谐波的存在对电容器的危害较大，谐波可能被电容线路进行谐振放大，造成施加在电容器上的总电压高于电容器的击穿电压而导致电容器击穿失效。 因此在应用电容器的场合应考虑谐波的影响，对电容器应有保护电路，以保证施加于电容器的总电流不超过对应于正弦波电压值的10%。,27,四）、密封性试验,密封性试验是针对密封性试验温度下含有液体材料的产品进行的。如密封性试验温度下不含有液体材料，则不要求进行密封性试验，因此对CBB65/CBB65A产品而言须进行密封性试验，而对CBB65D、 CBB60/CBB61型产品则不需做密封性试验。,28,五）、耐久性（寿命）试验 按照GB 3667-1997(idt IEC 252：1993)中规定寿命试验试品数为21只，允许有1只电容器不合格，有2只电容器不合格允许进行复试。从这里可以看出标准中承认电容器中的主要材料聚丙烯这一流程性材料的分散性。这种材料的分散性及生产产品工艺的波动都对产品的寿命有一定的影响。,29,六）、电容器失效的几种模式,(a) 电击穿：电容器是由两层电极板中间夹一层介质构成，介质具有一定的抗电强度。当电容器的工作电压超过电容器本身的耐压强度时，电容器会出现电击穿，连续的电击穿导致电容器的失效。,(b) 热击穿：电容器使用的介质绝缘材料抗电性能一般跟实验的环境温度成反相关，即介质温度越高，其耐压强度越低。当电容器外部环境温度过高或电容器内部出现异常温升时，导致介质材料的抗电性能下降，形成热击穿。,(c) 老化击穿：电容器使用的是聚丙烯介质材料，随着时间的推移，介质薄膜出现老化，抗电性能下降而出现老化击穿。,需要说明的是，以上几种失效模式归根结底是电击穿，导致电容器基本功能的丧失。,30,谢谢,上海皓月电气有限公司,31,