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电容  

2009-03-10 11:23:53|  分类: 电路/电网/电子 |  标签: |举报 |字号 订阅

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电容

  diànróng

  1. [capacitance;electric capacity]:电容是表征电容器容纳电荷的本领的物理量,非导电体的下述性质:当非导电体的两个相对表面保持某一电位差时(如在电容器中),由于电荷移动的结果,能量便贮存在该非导电体之中

  2. [capacitor;condenser]:电容器的俗称

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电荷的本领的物理量。我们把电容器的两极板间的电势差增加1伏所需的电量,叫做电容器的电容。

  电容的符号是C。

  在国际单位制里,电容的单位是法拉,简称法,符号是F,常用的电容单位有毫法(mF)、微法(μF)、纳法(nF)和皮法(pF)(皮法又称微微法)等,换算关系是:

  1法拉(F)= 1000毫法(mF)=1000000微法(μF)

  1微法(μF)= 1000纳法(nF)= 1000000皮法(pF)。

  相关公式:

  一个电容器,如果带1库的电量时两级间的电势差是1伏,这个电容器的电容就是1法,即:C=Q/U 但电容的大小不是由Q或U决定的,即:C=εS/4πkd 。其中,ε是一个常数,S为电容极板的正对面积,d为电容极板的距离, k则是静电力常量。常见的平行板电容器,电容为C=εS/d.(ε为极板间介质的介电常数,S为极板面积,d为极板间的距离。)

  电容器的电势能计算公式:E=CU^2/2=QU/2

  多电容器并联计算公式:C=C1+C2+C3+…+Cn

  多电容器串联计算公式:1/C=1/C1+1/C2+…+1/Cn

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云母电容(CY)

  符号:

  电容量:10p--0.1μ

  额定电压:100V--7kV

  主要特点:高稳定性,高可靠性,温度系数小

  应用:高频振荡,脉冲等要求较高的电路

  名称:高频瓷介电容(CC)

  符号:

  电容量:1--6800p

  额定电压:63--500V

  主要特点:高频损耗小,稳定性好

  应用:高频电路

  名称:低频瓷介电容(CT)

  符号:

  电容量:10p--4.7μ

  额定电压:50V--100V

  主要特点:体积小,价廉,损耗大,稳定性差

  应用:要求不高的低频电路

  名称:玻璃釉电容(CI)

  符号:

  电容量:10p--0.1μ

  额定电压:63--400V

  主要特点:稳定性较好,损耗小,耐高温(200度)

  应用:脉冲耦合旁路等电路

  名称:铝电解电容

  符号:

  电容量:0.47--10000μ

  额定电压:6.3--450V

  主要特点:体积小,容量大,损耗大,漏电大

  应用:电源滤波,低频耦合,去耦,旁路等

  名称:钽电解电容(CA)铌电解电容(CN)

  符号:

  电容量:0.1--1000μ

  额定电压:6.3--125V

  主要特点:损耗、漏电小于铝电解电容

  应用:在要求高的电路中代替铝电解电容

  名称:空气介质可变电容器

  符号:

  可变电容量:100--1500p

  主要特点:损耗小,效率高;可根据要求制成直线式、直线波长式、直线频率式及对数式等

  应用:电子仪器,广播电视设备等

  名称:薄膜介质可变电容器

  符号:

  可变电容量:15--550p

  主要特点:体积小,重量轻;损耗比空气介质的大

  应用:通讯,广播接收机等

  名称:薄膜介质微调电容器

  符号:

  可变电容量:1--29p

  主要特点:损耗较大,体积小

  应用:收录机,电子仪器等电路作电路补偿

  名称:陶瓷介质微调电容器

  符号:

  可变电容量:0.3--22p

  主要特点:损耗较小,体积较小

  应用:精密调谐的高频振荡回路

  名称:独石电容

  容量范围:0.5PF--1ΜF

  耐压:二倍额定电压。

  应用范围:广泛应用于电子精密仪器。各种小型电子设备作谐振、耦合、滤波、旁路。

  独石电容的特点:电容量大、体积小、可靠性高、电容量稳定,耐高温耐湿性好等。

  最大的缺点是温度系数很高,做振荡器的稳漂让人受不了,我们做的一个555振荡器,电容刚好在7805旁边,开机后,用示波器看频率,眼看着就慢慢变化,后来换成涤纶电容就好多了。

  就温漂而言:独石为正温糸数+130左右,CBB为负温系数-230,用适当比例并联使用,可使温漂降到很小。

  就价格而言:钽、铌电容最贵,独石、CBB较便宜,瓷片最低,但有种高频零温漂黑点瓷片稍贵,云母电容Q值较高,也稍贵。

  里面说独石又叫多层瓷介电容,分两种类型,1型性能挺好,但容量小,一般小于0。2U,另一种叫II型,容量大,但性能一般。

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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。下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。

  补充:

  1、电容在电路中一般用“C”加数字表示(如C13表示编号为13的电容)。电容是由两片金属膜紧靠,中间用绝缘材料隔开而组成的元件。电容的特性主要是隔直流通交流。

  电容容量的大小就是表示能贮存电能的大小,电容对交流信号的阻碍作用称为容抗,它与交流信号的频率和电容量有关。

  容抗XC=1/2πf c (f表示交流信号的频率,C表示电容容量)电话机中常用电容的种类有电解电容、瓷片电容、贴片电容、独石电容、钽电容和涤纶电容等。

  2、识别方法:电容的识别方法与电阻的识别方法基本相同,分直标法、色标法和数标法3种。电容的基本单位用法拉(F)表示,其它单位还有:毫法(mF)、微法(μF)/mju:/、纳法(nF)、皮法(pF)。其中:1法拉=1000毫法(mF),1毫法=1000微法(μF),1微法=1000纳法(nF),1纳法=1000皮法(pF)

  容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10 μF/16V

  容量小的电容其容量值在电容上用字母表示或数字表示

  字母表示法:1m=1000 μF 1P2=1.2PF 1n=1000PF

  数字表示法:三位数字的表示法也称电容量的数码表示法。三位数字的前两位数字为标称容量的有效数宇,第三位数宇表示有效数字后面零的个数,它们的单位都是pF。

  如:102表示标称容量为1000pF。

  221表示标称容量为220pF。

  224表示标称容量为22x10(4)pF。

  在这种表示法中有一个特殊情况,就是当第三位数字用"9"表示时,是用有效数宇乘上10-1来表示容量大小。

  如:229表示标称容量为22x(10-1)pF=2.2pF。

  允许误差 ±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%

  如:一瓷片电容为104J表示容量为0.1 μF、误差为±5%。

  6使用寿命:电容器的使用寿命随温度的增加而减小。主要原因是温度加速化学反应而使介质随时间退化。

  7绝缘电阻:由于温升引起电子活动增加,因此温度升高将使绝缘电阻降低。

  电容器包括固定电容器和可变电容器两大类,其中固定电容器又可根据所使用的介质材料分为云母电容器、陶瓷电容器、纸/塑料薄膜电容器、电解电容器和玻璃釉电容器等;可变电容器也可以是玻璃、空气或陶瓷介质结构。以下附表列出了常见电容器的字母符号。

  电容分类:

  1、电解电容 

  2、固态电容

  3、陶瓷电容

  4、钽电解电容

  5、云母电容

  6、玻璃釉电容

  7、聚苯乙烯电容

  8、玻璃膜电容

  9、合金电解电容

  10、绦纶电容

  11、聚丙烯电容

  12、泥电解

  13、有极性有机薄膜电容

  14、铝电解电容

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  1、标称电容量和允许偏差

  标称电容量是标志在电容器上的电容量。

  电容器实际电容量与标称电容量的偏差称误差,在允许的偏差范围称精度。

  精度等级与允许误差对应关系:00(01)-±1%、0(02)-±2%、Ⅰ-±5%、Ⅱ-±10%、Ⅲ-±20%、 Ⅳ-(+20%-10%)、Ⅴ-(+50%-20%)、Ⅵ-(+50%-30%)

  一般电容器常用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级,电解电容器用Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ级,根据用途选取。

  2、额定电压

  在最低环境温度和额定环境温度下可连续加在电容器的最高直流电压有效值,一般直接标注在电容器外壳上,如果工作电压超过电容器的耐压,电容器击穿,造成不可修复的永久损坏。

  3、绝缘电阻

  直流电压加在电容上,并产生漏电电流,两者之比称为绝缘电阻.

  当电容较小时,主要取决于电容的表面状态,容量〉0.1uf时,主要取决于介质的性能,绝缘电阻越大越好。

  电容的时间常数:为恰当的评价大容量电容的绝缘情况而引入了时间常数,他等于电容的绝缘电阻与容量的乘积。

  4、损耗

  电容在电场作用下,在单位时间内因发热所消耗的能量叫做损耗。各类电容都规定了其在某频率范围内的损耗允许值,电容的损耗主要由介质损耗,电导损耗和电容所有金属部分的电阻所引起的。 

  在直流电场的作用下,电容器的损耗以漏导损耗的形式存在,一般较小,在交变电场的作用下,电容的损耗不仅与漏导有关,而且与周期性的极化建立过程有关。

  5、频率特性

  随着频率的上升,一般电容器的电容量呈现下降的规律。

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