1.6.5 电容
两导体所带电荷为等量异号时,电荷的量值与该两导体间电位差的比值称为电容。由两片接近并相互绝缘的导体制成的电极组成的储存电荷和电能的元件称为电容器。
电子电路与电气线路都会用到电容器,但电子电路中的电容器通常很小,而电气线路中的电容器(特别是电力系统中的电容器)通常体积很大。想想看,手机有多大,可手机内通常会有几十至上百个电容器。
电气系统中用的电容器往往有很大的体积,有的有一人多高,安装的时候还可能用到吊车。左图中就可以看到两个电气系统中用于功率因子校正的电容器。
顾名思义,电容器就是“电”(或电荷)的容器,通常用“电容”来说明电容器的电荷容量,用C表示电容器的电容,也用C在电路图中标识电容器。
电容的基本单位用法拉(F)表示,是以英国化学家和物理学家Michael Faraday命名的。其他的电容单位还有毫法(m F)、微法(μF)、皮法(p F)、纳法(n F)。
对于电容器,记住两个特性:
电容器通交流、隔直流,通高频、阻低频。
电容器两端的电压不能突变。
电容器是储能元件。电容器在储存电荷时,会导致电容器的两个极板之间产生电压。
想象一下:假若电容器储存有电荷,短路电容器的两个电极,会发生什么情况?
电容器储存有电荷时(电路刚断电),电容器相当于一个电源。若电容器的两个电极短路,相当于电源短路,如左图所示。
根据欧姆定律,电流I=U/R,而这时电容器电流回路上的R为零,从理论上讲,电容器电流将是无穷大。由这个电流导致的后果是不可想象的。
幸运的是,因电容器存在漏电电阻,电容器的短路电流不会是无穷大。但对于一个电力线路上的大容量的电容器来说,短路电容器的电极也是极其危险的,可能导致电弧、火灾,因此,应避免直接短路电容器的电极。
通常的做法是:
❶电路(线路)断电,等候3~5分钟后再开始操作。
❷断电3~5分钟后,利用绝缘工具将一合适阻值的功率电阻器并接到需要放电的电容器的电极上(参见右图)。