电容充放电的波形
电容是一种以电场形式储存能量的无源器件。在有需要的时候,电容能够把储存的能量释出至电路。电容由两块导电的平行板构成,在板之间填充上绝缘物质或介电物质。图1和图2分别是电容的基本结构和符号。
当电容连接到一电源是直流电 (DC) 的电路时,在特定的情况下,有两个过程会发生,分别是电容的 “充电” 和 “放电”。
若电容与直流电源相接,见图3,电路中有电流流通。两块板会分别获得数量相等的相反电荷,此时电容正在充电,其两端的电位差vc逐渐增大。一旦电容两端电压vc增大至与电源电压V相等时,vc = V,电容充电完毕,电路中再没有电流流动,而电容的充电过程完成。
由于电容充电过程完成后,就没有电流流过电容器,所以在直流电路中,电容可等效为开路或R = ∞,电容上的电压vc不能突变。
当切断电容和电源的连接后,电容通过电阻RD进行放电,两块板之间的电压将会逐渐下降为零,vc = 0,见图4。
在图3和图4中,RC和RD的电阻值分别影响电容的充电和放电速度。
电阻值R和电容值C的乘积被称为时间常数τ,这个常数描述电容的充电和放电速度,见图5。
电容值或电阻值愈小,时间常数也愈小,电容的充电和放电速度就愈快,反之亦然。
电容几乎存在于所有电子电路中,它可以作为“快速电池”使用。如在照相机的闪光灯中,电容作为储能元件,在闪光的瞬间快速释放能量。
电容放电电阻的选取
电容器放电电阻值怎样选择?
电容器放电电阻选择应满足:H1260NL
(1)应使电容器组两端的残余电压在从电网上切断3Os内不大于65V,以确保人身安全。
(2)在电容器组正常运行时,放电电阻中的有功功率损失应不超过1W。对于1kV以上的高压电容器组,通常利用电压互感器接成“V”形,用它的一次绕组作为放电电阻,如果采用国产标准的电压互感器来放电,一般都能满足上述要求,无需验算。对于低压电容器放电电阻值应满足:
R≤15×106LJ2/Qc
式中 R――放电电阻值,Ω;
U――电网的相电压,kV;
Qc――电容器组的容量,kvar。
实际运行中,低压电容器组多采用白炽灯泡代替放电电阻,同时起到运行指示灯作用。一般可采用两个220V、15~100W的白炽灯泡串联,然后接成星形或三角形接入电容器电路。采用两个灯泡串联是为了延长灯泡的运行时间。为了保证安全放电,电容器组的放电回路中不得单独装设断路器或熔断器,以免熔断器熔断时,断开放电回路危及人身安全。在下面两种情况下,可不另安装放电电阻。
(1)电容器或电容器组与变压器或电动机绕组直接相连接。当拉开隔离开关或FU熔断器后,电容器将通过电动机绕组自行放电。
(2)装在屋外高处的电容器。主要原因是电容器组安装较高,放电电阻装置不易安装和人员触及发生危险可能性相对较小,但必须加强管理,尤其在检修或检查前必须进行一次或数次人工放电,等残余电荷绝大部分放尽后方可工作。
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