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电工技术基础与技能第4单元 电容


第4单元 知识目标: 电容 ? 了解电容的概念,了解电容器的种类、外形和参数,了解 储能元件的概念。 ? 理解电容器充电、放电过程。 ? 掌握电容器串联、并联电路的特点。 ? 了解RC 电路瞬态过程,理解时间常数的概念,了解时间 常数在电气工程技术中的应用。 技能目标: ? 能根据要求,正确选择利用电容器串联和并联方式获得合 适的电容。 ? 会判断电容器的好坏。 情景导入 在电子电路中,电容器是基本元件之一,可用做滤波、耦合、调谐、隔 直流(简称隔直)等,如图4.1 所示;在单相电动机中,电容器是重要的起动 元件,如图4.2 所示。 在电力系统中,电容器是功率因数的补偿元件,如图4.3 所示;在 中频感应加热系统中,电容器可以提高功率因数,改善回路特性,如 图4.4 所示。 1 电容的基本知识 电容器的连接 瞬态过程 技能实训 2 3 4 第1节 电容的基本知识 ? ? ? ? 一、电容器与电容 二、电容器的符号和参数 三、电容器的充电与放电 四、电容器的电场能量 一、电容器与电容 任何两个被绝缘介质隔开而又互相靠近的导体,就可称为电容器。 这两个导体就是电容器的两个极板,中间的绝缘物质称为电容器的介质。 电容器最基本的特性是能够储存电荷。 电容器所储存的电荷量与两极板间的电压的比值是一个常数,称为 电容器的电容量,简称电容,用字母C 表示。它表示电容器储存电荷的 本领,用公式表示为 电容的单位是法拉,简称法,用符号F 表示。 1μF = 10–6F 1pF = 10–12F 最简单的电容器是平行板电容器,平 行板电容器的电容量与电介质的介电常数 及极板面积成正比,与两极板间的距离成 反比 不同电介质的介电常数是不同的,真空中的介电常数用ε0 表示。 实验证明: ε0 = 8.85×10–12F/m 其他电介质的介电常数是它们的介电常数与真空中的介电常数的 比值,叫做某种物质的相对介电常数,用εr 表示 二、电容器的符号和参数 1.电容器的符号 2.电容器的参数 (1)额定工作电压。电容器的额定工作电压一般称为耐压,是电容器 能长时间稳定工作,并能保证电介质性能良好的直流电压的数值。 (2)标称容量和允许误差。电容器的标称容量是指标注在电容器上的 电容。 电容器的允许误差,按其精度可分为±1%(00 级)、±2%(0 级)、±5%(Ⅰ级)、±10%(Ⅱ级)和±20%(Ⅲ级)5 级(不包 括电解电容器)。 三、电容器的充电与放电 做一做 电容器充电、放电实验电路如图4.7 所示。 1. 电容器是一种储能元件 2. 电容器能够隔直流、通交流 四、电容器的电场能量 电容器充电时所储存的电场能为 工程应用 超级电容器又称超大容量电容器、金电容、黄金电容、储能电容、 法拉电容、电化学电容器或双电层电容器( Electric Double Layer Capacitors, EDLC),是靠极化电解液来存储电能的新型电化学装置, 如图4.9(a)所示。它是近十几年随着材料科学的突破而出现的新型 功率型储能元件,其批量生产不过几年时间。同传统的电容器和二次 电池相比,超级电容器储存电荷的能力比普通电容器高,并具有充放 电速度快、效率高、对环境无污染、循环寿命长、使用温度范围宽、 安全性高等特点。 第2节 电容器的连接 ? 一、电容器的串联 ? 二、电容器的并联 一、电容器的串联 将2 个或2 个以上的电容器首尾依次相连,中间无分支 的连接方式叫做电容器的串联,如图4.10 所示。

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