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电容器

电容器,通常简称其容纳电荷的本领为电容,用字母C表示。定义1:电容器,顾名思义,是'装电的容器',是一种容纳电荷的器件。英文名称:capacitor。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一,广泛应用于电路中的隔直通交,耦合,旁路,滤波,调谐回路, 能量转换,控制等方面。定义2:电容器,任何两个彼此绝缘且相隔很近的导体(包括导线)间都构成一个电容器。

电容与电容器不同。电容为基本物理量,符号C,单位为F(法拉)。

通用公式C=Q/U平行板电容器专用公式:板间电场强度E=U/d ,电容器电容决定式 C=εS/4πkd

随着电子信息技术的日新月异,数码电子产品的更新换代速度越来越快,以平板电视(LCD和PDP)、笔记本电脑、数码相机等产品为主的消费类电子产品产销量持续增长,带动了电容器产业增长。

电容器是由两个电极及其间的介电材料构成的。介电材料是一种电介质,当被置于两块带有等量异性电荷的平行极板间的电场中时,由于极化而在介质表面产生极化电荷,遂使束缚在极板上的电荷相应增加,维持极板间的电位差不变。这就是电容器具有电容特征的原因。电容器中储存的电量Q等于电容量C与电极间的电位差U 的乘积。电容量与极板面积和介电材料的介电常数 ε成正比,与介电材料厚度(即极板间的距离)成反比。

充电和放电是电容器的基本功能。

1、按照结构分三大类:固定电容器、可变电容器和微调电容器

2、按电解质分类:有机介质电容器、无机介质电容器、电解电容器和空气介质电容器等。3、按用途分有:高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型电容器。

4、按制造材料的不同可以分为:瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容,还有先进的聚丙烯电容等等

5、高频旁路:陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器。

6、低频旁路:纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器。

7、滤波:铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器。

8、调谐:陶瓷电容器、云母电容器、玻璃膜电容器、聚苯乙烯电容器。

9、低耦合:纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、涤纶电容器、固体钽电容器。

10、小型电容:金属化纸介电容器、陶瓷电容器、铝电解电容器、聚苯乙烯电容器、固体钽电容器、玻璃釉电容器、金属化涤纶电容器、聚丙烯电容器、云母电容器。

最原始的电容器是1745年荷兰莱顿大学P.穆森布罗克发明的莱顿瓶,它是玻璃电容器的雏形。1874年德国M.鲍尔发明云母电容器。1876年英国D.斐茨杰拉德发明纸介电容器。1900年意大利L.隆巴迪发明瓷介电容器。30年代人们发现在陶瓷中添加钛酸盐可使介电常数成倍增长,因而制造出较便宜的瓷介电容器。1921年出现液体铝电解电容器,1938年前后改进为由多孔纸浸渍电糊的干式铝电解电容器。1949年出现液体烧结钽电解电容器,1956年制成固体烧结钽电解电容器。50年代初,晶体管发明后,元件向小型化方向发展。随着混合集成电路的发展,又出现了无引线的超小型片状电容器和其他外贴电容器。

从上世纪80 年代的彩电国产化开始,到今天家电的普及,我国的电容器产业得到了空前的发展,在数量、质量、服务等方面充分满足了各类电子整机发展的需求,并带动了相关的材料行业、设备行业、仪器仪表行业的发展。目前,我国已成为全球电容器生产大国和消费大国,产量位居全球第一。

前瞻产业研究院发布的《中国电容器行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》显示,2005-2011年,我国电容器行业资产规模不断扩大,资产总额以12.29%的年均速度增长,2005年,资产总额为118.05亿元,2011年资产总额增长至236.69亿元;行业的销售规模以19.28%的年均速度不断扩大,从113.63亿元增至327.32亿元;行业利润年均增速为17%,从8.26 亿元增长至21.19 亿元。

《中国电子元件“十二五”规划》提出,到2015年,我国电子元件行业销售收入总额达到1.88 万亿元,占我国电子信息产业收入的20%。电子元件总产量超过2.8 万亿只,年均增长5.7%,满足国内70%的市场需求,电子元件出口总额达到860 亿美元,年均增长10%。

上述规划还明确列出“十二五”期间重点发展的产品和技术,包括:满足新一代电子整机发展需求的新型片式化、小型化、集成化、高可靠电子元件产品;满足我国新型交通装备制造业配套需求的高质量、关键性电子元件;为节能环保设备配套的电子元件以及环保型电子元件;为新一代通信技术配套的电子元件;为新能源以及智能电网产品配套的电子元件;新型电子元件材料以及设备。

电容器所用介电材料主要为固体,可分为有机和无机两大类。根据分子结构形式,无机介电材料有微晶离子结构、无定形结构和两者兼有的结构(如陶瓷、玻璃、云母等)。有机介电材料主要为共价键组成的高分子结构,按结构对称与否又可分为非极性(如聚丙烯、聚苯乙烯等)和极性(聚对苯二甲酸乙二酯等)两类。电解电容器所用介质是直接生长在阳极金属上的氧化膜,也是离子型结构。

介电材料在外电场作用下会发生极化、损耗、电导和击穿等现象,它们代表着电介质的基本特性,而这些特性又取决于组分和分子结构形式。

非极性有机材料和离子结构较完善而紧密的无机材料的极化,属于快速极化类型;而极性有机材料和结构松弛的离子晶体则属于缓慢极化类型。前者介电常数 ε较低,损耗角正切tgδ值很小,温度、频率特性较好,且体积电阻率也较高;后者则大致相反。工程用介电材料不是理想的电介质,具有不同程度的杂质、缺陷和不均匀性。这是产生不同的体积电阻率ρV和击穿场强Eb的原因。附表列出电容器常用介电材料的极化形式及其介电特性。

1耐压

2容量

1、电容器的常见故障。当发现电容器的下列情况之一时应立即切断电源。

(1)、电容器外壳膨胀或漏油。

(2)、套管破裂,发生闪络有为花。

(3)、电容器内部声音异常。

(4)、外壳温升高于55℃以上示温片脱落。

2、电容器的故障处理

(1)、当电容器爆炸着火时,就立即断开电源,并用砂子和干式灭火器灭火。

(2)、当电容器的保险熔断时,应向调度汇报,待取得同意后再拉开电容器的断路器。切断电源对其进行放电,先进行外部检查 ,如套管的外部有无闪络痕迹,外壳是否变形,,漏油及接地装置有无短路现象等,并摇测极间及极对地的绝缘电阻值,如未发现故障现象,可换好保险后投入。如送电后保险仍熔断,则应退出故障电容器,而恢复对其余部分送电。如果在保险熔断的同时,断路器也跳闸,此时不可强送。须待上述检查完毕换好保险后再投入。

(3)、电容器的断路跳闸,而分路保险未断,应先对电容器放电三分钟后,再检查断路器电流互感器电力电缆及电容器外部等。若未发现异常,则可能是由于外部故障母线电压波动所致。经检查后,可以试投;否则,应进一步对保护全面的通电试验。通过以上的检查、试验,若仍找不出原因,则需按制度办事工电容器逐渐进行试验。未查明原因之前,不得试投。

3、处理故障电容器时的安全事项。处理故障电容器应在断开电容器的断路器,拉开断路器两侧的隔离开关,并对电容器组放电后进行。电容器组经放电电阻、放电变压器或放电电压互感器放电之后,由于部分残余电荷一时放不尽应将接地的接地端固定好,再用接地棒多次对电容器放电直至无火花及放电声为止,然后将接地卡子固定好。由于故障电容器可能发生引线接触不良,内部断线或保险熔断等现象,因此仍可能有部分电荷未放出来,所以检修人员在接触故障电容器以前,还应戴上绝缘手套,用短路线将故障电容器的两极短接,还应单独进行放电。

补偿电容器运行时常易发生外壳鼓肚、套管或油箱漏油。其主要原因是电容器的温度太高所致。而温升过高由下列因素造成。1、环境温度太高,通风不良;2.电源电压超过额定值,引起过载发热。

由于电容器的两极具有剩留残余电荷的特点,所以,首先应设法将其电荷放尽,否则容易发生触电事故。处理故障电容器时,首先应拉开电容器组的断路器及其上下隔离开关,如采用熔断器保护,则应先取下熔丝管。此时,电容器组虽已经过放电电阻自行放电,但仍会有部分残余电荷,因此,必须进行人工放电。放电时,要先将接地线的接地端与接地网固定好,再用接地棒多次对电容器放电,直至无火花和放电声为止,最后将接地线固定好。同时,还应注意,电容器如果有内部断线、熔丝熔断或引线接触不良时,其两极间还可能会有残余电荷,而在自动放电或人工放电时,这些残余电荷是不会被放掉的。故运行或检修人员在接触故障电容器前,还应戴好绝缘手套,并用短路线短接故障电容器的两极以使其放电。另外,对采用串联接线方式的电容器还应单独进行放电。

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