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電容器的串并聯(lián)后的額定電壓

發(fā)布時(shí)間:2018-08-06 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】工具書上講到了電容的串聯(lián)及并聯(lián),但是要注意那是針對(duì)無極性電容而言。下面這個(gè)例題來自一本還不錯(cuò)的教科書。答案是算對(duì)了,但是,不符合解決工程問題的思路和因果關(guān)系。因?yàn)?,不能把題目當(dāng)做一個(gè)數(shù)學(xué)題,只做數(shù)學(xué)計(jì)算,而忽略了物理和工程的意義。
 
電容器的串并聯(lián)后的額定電壓
 
第一、沒有講述足夠的原因,例如電荷守恒定律,電容串聯(lián)之后,連個(gè)電容的電量 相同。
 
第二、我們的結(jié)果是要,兩個(gè)電容串聯(lián)之后分壓,這兩個(gè)分壓不超過額定電壓。所以我們需要去計(jì)算分壓,然后 對(duì)比額定電壓。
 
先做簡(jiǎn)單的計(jì)算:電容并聯(lián)
 
電容器的串并聯(lián)后的額定電壓
 
公式:C并=C1+C2,耐壓值為C1,C2的耐壓值中較小的U=Min{U1,U2}。
 
例如:C1:20uf,250v;C2:30uf,450v,則C并=C1+C2=20uf+30uf=50uf,耐壓值U=Min{250v,450v}=250v。
 
耐壓值選擇值小的那個(gè),然后再做降額即可。
 
電容串聯(lián):
 
電容器的串并聯(lián)后的額定電壓
 
公式:1/C串=1/C1+1/C2,即C串=C1*C2/(C1+C2),耐壓值U=Min{C2*U2/C1,U1} +Min{C1*U1/C2,U2},耐壓值并不等于兩個(gè)電容的耐壓值之和。
 
例如:C1:20uf,250v;C2:30uf,250v。則串聯(lián)電容量好計(jì)算:C串=C1*C2/(C1+C2)=20*30/(20+30)=12uf,
 
注意:耐壓值U=250v+250v=500v (×),這種計(jì)算是錯(cuò)誤的。
 
簡(jiǎn)單分析:由于兩個(gè)電容容量不同,容抗就不同,分壓也就不同,假如串聯(lián)后施加500v電壓,則會(huì)有一個(gè)分壓低于250v,就會(huì)有一個(gè)分壓超過250v,超過了其耐壓值,故串聯(lián)耐壓要低于500v。
 
正確公式:耐壓值U=Min{C2*U2/C1,U1} +Min{C1*U1/C2,U2}
 
=Min{30*250/20,250}+Min{20*250/30,250}=416.7V
 
這時(shí):電容C1的分壓為Min{30*250/20,250}= Min{375,250}=250v
 
電容C2的分壓為Min{20*250/30,250}= Min{166.7,250}=116.7v
 
下文為推導(dǎo)過程:
 
電容器的串并聯(lián)后的額定電壓
 
上述是無極性電容的串聯(lián)、并聯(lián)容量和耐壓計(jì)算。而對(duì)于有極性的電解電容,則不是簡(jiǎn)單地套用上述計(jì)算方法,而有四中情況:
 
1、電解電容同極性并聯(lián):此時(shí)電容的并聯(lián)容量和耐壓值公式仍然適用。
 
電容器的串并聯(lián)后的額定電壓
 
2、電解電容反極性并聯(lián):此時(shí)因?yàn)闊o論如何總存在一個(gè)電容處于反向壓降狀態(tài),不能使用。
 
電容器的串并聯(lián)后的額定電壓
 
3、電解電容同極性串聯(lián):此時(shí)電容的串聯(lián)容量和耐壓值公式仍然適用。
 
電容器的串并聯(lián)后的額定電壓
 
4、電解電容反極性串:
 
用電容表測(cè)量是對(duì)的,在大電流、大功率的情況下是不能使用的,或者是壽命很短的。因?yàn)橛幸粋€(gè)電容處于反接狀態(tài),漏電流會(huì)逐漸增大,電極板會(huì)逐漸被腐蝕,這樣的電容能行嗎?而且由于存在一個(gè)電容反接,其耐壓值為0,串聯(lián)后的耐壓值也最多等于正向接通的電容的耐壓值,不能適用串聯(lián)耐壓公式,更不能簡(jiǎn)單地相加了。
 
電容器的串并聯(lián)后的額定電壓
 
如果,我們沒有足夠大容量的無極性電容,也沒有足夠耐壓的有極性的電容。
 
電容器的串并聯(lián)后的額定電壓
 
采用下圖改進(jìn),可以增加壽命,這個(gè)是有道理的。能增加壽命,但是總會(huì)有一個(gè)電容處于反向壓降,雖然電壓不高(二極管壓降),但是電解電容會(huì)沒有影響嗎?我們需要評(píng)估電容反向時(shí)間的壽命折損。
 
而且別忘了耐壓不是兩個(gè)電容的耐壓值之和,而只能取較小的耐壓值。
 
 
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