了解DC電路電容器行為
出處:網(wǎng)絡(luò)整理 發(fā)布于:2025-02-26 16:45:51
圖1說(shuō)明了連接到電池的電容器。次連接時(shí),電容器將不收取費(fèi)用,這意味著電容器兩側(cè)的自由電子數(shù)量大致相等。電容器將開(kāi)始充電,電池的正板吸引了電容器中的一些自由電子,從而導(dǎo)致連接的電容器板變得積極充電。
圖1。電容器連接到電池。圖像由Amna Ahmad提供電容器的另一個(gè)板連接到電池負(fù)的,將接收從電容器另一側(cè)流離失所的電子,并產(chǎn)生負(fù)電荷。

電容器充電的速率取決于電容和電路電阻。
計(jì)算費(fèi)用的公式為:
\ [q = cv = it \]
由于t = cv/i和r = v/i
所以
\ [\ tau = rc \]
在哪里
\(\ tau \)=電容器的充電時(shí)間(一個(gè)“時(shí)間常數(shù)”)r =歐姆的阻力
c =法拉德的電容
τ是什么樣的時(shí)間?
時(shí)間常數(shù)通常用希臘字母tau或τ表示,這是電容器充電高達(dá)63%的施加電壓的時(shí)間。

電路由帶有500 F電容器的100kΩ電阻組成。電容器上的電壓需要多長(zhǎng)時(shí)間才能達(dá)到供應(yīng)價(jià)值的63%?
\ [\ tau = rc = 100e+3 \ times500E-6 = 50S \]
因此,要增加充電時(shí)間,必須增加電容或電阻。同樣,降低兩個(gè)值也會(huì)降低時(shí)間常數(shù)。
注意該公式不包括電壓或電流。電源電壓不會(huì)影響任何給定電容器的充電時(shí)間。將電源電壓加倍增加了充電電流的一倍,但是推進(jìn)電容器的電荷也加倍,因此充電時(shí)間保持不變。繪制來(lái)自恒定電壓的任何電容器充電的時(shí)間的電壓值會(huì)導(dǎo)致指數(shù)曲線朝向施加的電壓增加。

由于電流流的逆轉(zhuǎn),排放電流是負(fù)值。電荷從電容器流出。
曲線顯示當(dāng)電壓迅速變化時(shí)(即,在充電和排放開(kāi)始時(shí))時(shí),電流。
當(dāng)電壓穩(wěn)定時(shí),電流為零,但是從技術(shù)上講,隨著無(wú)窮大的指數(shù)曲線繼續(xù)上升,電壓永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到值(電壓永遠(yuǎn)不會(huì)達(dá)到穩(wěn)定值)。
當(dāng)電路電阻值很小時(shí),可能會(huì)導(dǎo)致極高的電流值,并且充電時(shí)間可能會(huì)減少到百萬(wàn)分之一。 q = vc = it,當(dāng)放電時(shí)間很小時(shí),高電流必須流動(dòng)。這種高排放電流可能很危險(xiǎn)。
由于沒(méi)有介電是完美的絕緣子,因此,當(dāng)電流從一個(gè)板上泄漏到另一盤(pán)時(shí),帶電的電容器會(huì)慢慢失去電荷。但是,一個(gè)非常好的電容器可能會(huì)在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)負(fù)責(zé)。
因此,為了降低電擊風(fēng)險(xiǎn),許多高壓,高功率電路在電容器上連接了高價(jià)值的出血電阻器,以在大約十秒鐘內(nèi)將電荷降低到安全極限(見(jiàn)圖4)。

存儲(chǔ)在電容器中的能量
當(dāng)電容器充電時(shí), 板之間存在靜態(tài)電場(chǎng)。這是由于電子從正板到負(fù)板的泵送,以及它們與它們的同行正離子之間的吸引力。存儲(chǔ)的能量的實(shí)際值取決于電容器的容量和電壓。
與電感器必須具有電子流動(dòng)流動(dòng)(電流)以保持其電荷的電感器不同,電容器只需要一個(gè)存儲(chǔ)的電子(靜態(tài))電荷。電子和正離子之間的吸引力將電子固定在適當(dāng)?shù)奈恢?,并且電容器保持充電,直到泄漏使電荷逸出?br> 現(xiàn)場(chǎng)存儲(chǔ)的實(shí)際能量值取決于施加的電壓和電容。使用公式確定電容器中存儲(chǔ)的能量:
\ [w = \ frac {1} {2} cv^{2} \]
示例2
1 ?F電容器由300 V DC電源充電。找到存儲(chǔ)在電容器中的能量。
\ [w = \ frac {1} {2} cv^{2} = \ frac {1} {2} {2} \ times1e-6 \ times300^{2} = 0.045J(45mj)\]
充電電容器危險(xiǎn)
示例2中電容器中存儲(chǔ)的能量的值當(dāng)然很低。但是,由于整個(gè)端子的電勢(shì)差為300 V,因此操作員可能會(huì)產(chǎn)生不愉快的電擊,即使不是危險(xiǎn)的電擊。
電源斷開(kāi)連接后,電容器可以存儲(chǔ)很長(zhǎng)時(shí)間。在三相線電壓上使用的電容器的電荷可以超過(guò)500V。電路(例如現(xiàn)代開(kāi)關(guān)模式焊機(jī))可以具有大型電容器,即使從插座上卸下插頭后,也還活著,遠(yuǎn)高于電源電壓。 。電氣工程師在與電容器打交道時(shí)始終保持護(hù)理。
根據(jù)實(shí)際情況,高排放電流可以從帶電的電容器流動(dòng)。為了說(shuō)明這一點(diǎn),請(qǐng)考慮示例3。
示例3
在1μF電容器的端子上連接了0.4Ω的電阻器,將其充電至300 VDC。電流會(huì)流過(guò)電容器和電阻器?
摘自歐姆法律:
\ [i = \ frac {v} {r} = \ frac {300} {0.4} = 750a \]
該電流持續(xù)持續(xù),然后降低到較低的值。盡管如此,如果電路或電容器不能承受這種當(dāng)前的潮流,則可能會(huì)造成電路損壞。
這種類型的電路是攝影閃光燈的基礎(chǔ),該電路為幾毫秒的高電流產(chǎn)生了高電流,以產(chǎn)生您將視為相機(jī)閃光燈的明亮電弧。電容器的充電量高達(dá)200-500 V,并排放到XENON氣體填充管中。
在處理電容器或使用使用電容器的電路之前,這是明智的預(yù)防措施,以確保它們已被排出。小電容器可以用短路直接排放。盡管如此,在存在安全問(wèn)題的情況下,較大的值可能需要放電(出血)電阻 以控制放電期間的電流值。
一些電路具有在電容器上連接的高價(jià)值“出血”電阻,以確保受控放電。這特別適用于更高的電壓電路。
版權(quán)與免責(zé)聲明
凡本網(wǎng)注明“出處:維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng)”的所有作品,版權(quán)均屬于維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng),轉(zhuǎn)載請(qǐng)必須注明維庫(kù)電子市場(chǎng)網(wǎng),http://www.udpf.com.cn,違反者本網(wǎng)將追究相關(guān)法律責(zé)任。
本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其它出處的作品,目的在于傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)或證實(shí)其內(nèi)容的真實(shí)性,不承擔(dān)此類作品侵權(quán)行為的直接責(zé)任及連帶責(zé)任。其他媒體、網(wǎng)站或個(gè)人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時(shí),必須保留本網(wǎng)注明的作品出處,并自負(fù)版權(quán)等法律責(zé)任。
如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)等問(wèn)題,請(qǐng)?jiān)谧髌钒l(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,否則視為放棄相關(guān)權(quán)利。
- UPS電源中電流電壓傳感器的應(yīng)用2025/9/29 10:25:23
 - AC/DC 與 DC/DC 轉(zhuǎn)換器的工作原理與應(yīng)用2025/9/26 13:06:39
 - 線性穩(wěn)壓電源與開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源:原理、特性及應(yīng)用2025/9/17 15:37:35
 - 直線電機(jī)工作原理與應(yīng)用全解析2025/9/12 9:44:24
 - 詳解 BUCK 電路電感額定電流:選型要點(diǎn)與合適數(shù)值2025/9/4 16:05:09
 
- BOOST芯片的VIN與VOUT非常接近時(shí),會(huì)出現(xiàn)什么情況?
 - 如何在無(wú)線電連接設(shè)備中嵌入安全性
 - ADI芯品兼具高精度與低延遲的SAR ADC
 - Allegro發(fā)布革命性10MHz TMR電流傳感器ACS3
 - 串口、UART、RS232、RS485、USB、COM 口全面解析
 - 變壓器基礎(chǔ)知識(shí):原理、結(jié)構(gòu)與應(yīng)用
 - 一款高集成度雙通道、寬頻、自感式數(shù)字電感電容傳感芯片 - MLC12G
 - PCB生產(chǎn)制造中銀層缺陷應(yīng)對(duì)措施
 - 電路板電鍍中4種特殊的電鍍方法
 - 高通SA8155P芯片的接口協(xié)議
 









