电容的大小影响耗电量吗
电容
电容是表征电容器容纳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.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.
很多电子产品中,电容器都是必不可少的电子元器件,它在电子设备中充当整流器的平滑滤波、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.本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(uF)、纳法(nF)、皮法(pF).其中:1法拉=103毫法=106微法=109纳法=1012皮法
容量大的电容其容量值在电容上直接标明,如10 uF/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 uF 1P2=1.2PF 1n=1000PF
数字表示法:一般用三位数字表示容量大小,前两位表示有效数字,第三位数字是倍率.
如:102表示10×102PF=1000PF 224表示22×104PF=0.22 uF
3、电容容量误差表
符 号 F G J K L M
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 uF、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.
电量
电量表示物体所带电荷的多少.
单位时间内通过截面的电荷量
电荷的数量叫电量,用符号Q表示,单位是库(仑)(符号是C).库仑是一个很大的单位.
一个电子的电量e=-1.60*10^-19库.实验指出,任何带电粒子所带电量,或者等于电子或质子的电量,或者是它们的电量的整数倍,所以把1.60*10^-19库叫做基元电荷.
电量是指用电设备所需用电能的数量,电量的单位是千瓦·时(kW·h).电量也分为有功电量和无功电量.无功电量的单位是千瓦·时(kvr·h).
早在19世纪开始人们就开始了对电容器的研究,并且先后出现了以各种材料作为介质的电容器,如薄膜电容、云母电容器、电解电容器和陶瓷电容器等
近年来,随着电子工业的飞速发展,高压陶瓷电容器的应用领域越来越广泛
陶瓷电容器不仅可以耐高温、耐腐蚀,而且有较高的介电常数,这对当前集成电路对电容器小型化、高容量的要求是很适宜的
电容器的性能直接取决于陶瓷介质的性能,材料介电常数越大,抗电强度越高,则小型化程度越好
因此制造厂家在围绕提高瓷料性能和发展新材料方面竞相在积极开展工作
人们开发出使用高介电常数的电容器陶瓷钛酸钡一氧化钛挤压成圆管、圆片或圆盘作为介质,并用烧渗法将银镀在陶瓷上作为电极的方法制成陶瓷电容,这种做法的陶瓷电容介电常数高,但损耗大
虽然介电常数高对于减小电容器的尺寸极为有利,但损耗大将会引起瓷片发热,从而导致电容器的击穿
陶瓷电容器的介质损耗主要由三部分组成:1、玻璃相中的电导损耗这部分损耗主要是由玻璃中的离子引起的电导损耗
2、晶相中的损耗它主要是由于晶界附近的晶格容易产生畸变和晶格问题,因而产生弱联系离子造成松池损耗
3、结构不均匀性导致的附加夹层损耗
要降低电容器的介质损耗,主要是减小弱联系离子和弱束缚电子,目前的技术仍在研究发展着
2、额外的串联组织符合于高电压极持久运行靠谱性
3、容量损耗会因而温度频度具高稳定性
瓷片电容在使用时应注意的是需要按照清晰用时工作状况和环境要求,采用适当的型号,其关键参数需满足线路行使条件:1、关于做耦合电路、电工电子中的旁路、滤波的电子元器件中,常常考虑微型化材料低价格是首要的,而对耗费和容量的热度稳定性需求比较低,通常可采用2类瓷介电容器,其容量采取限度较宽
2、在高频率简谐振动,除需求电容器消耗小外,还需要容量有优良的温度稳固性,一般使用到1类瓷介电容,此时CH特质亦叫做零温度系数产品,其容量基本不会因热度而改变,但其容量仅在几PF到几百PF范围
瓷片电容和其他电容对比,差异之处关键是瓷片电容器按照原料不同有很多不同的温度分组,其特点和容量限度即有比较大的分别
1.陶瓷电容容量损耗随温度频率具高稳定性。
2.陶瓷电容特殊的串联结构适合于高电压极长期工作可靠性。
3.陶瓷电容高电流爬升速率并适用于大电流回路无感型结构。
缺点:容量比较小。
陶瓷电容的作用
1、隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过。
2、旁路(去耦):为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
3、耦合:作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路
4、滤波:这个对DIY而言很重要,显卡上的电容基本都是这个作用。
5、温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳定性。
6、计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数。
7、调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机。
8、整流:在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。
9、储能:储存电能,用于必须要的时候释放。例如相机闪光灯,加热设备等等。瓷电容的高频特性比较好,一般在电路中发挥着耦合、滤波、退藕、震荡等作用。
当然具体是使用电容还是电感根据情况而定
P.S.电容和电感是储能元件,没有耗能(不计导线电阻)
通常用于高稳定震荡回路中,作为回路、旁路电容器及垫整电容器
瓷片电容只要针对于高频,高压瓷片电容取决于你使用在什么场合,典型作用可以消除高频干扰
优点1.容量损耗随温度频率具高稳定性2.特殊的串联结构适合于高电压极长期工作可靠性3.高电流爬升速率并适用于大电流回路无感型结构作用MLCC(1类)—微型化,高频化,超低损耗,低ESR,高稳定,高耐压,高绝缘,高可靠,无极性,低容值,低成本,耐高温.主要应用高高频电路中
MLCC(2类)—微型化,高比容,中高压,无极性,高可靠,耐高温,低ESR,低成本.主要应用于中,低频电路中作隔直,耦合,旁路和滤波等电容器使用