串聯(lián)電容器廣泛應(yīng)用于電力輸電、配電系統(tǒng)中,特別是長距離、大容量的輸電系統(tǒng)中,提高輸送容量,提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性,改善系統(tǒng)的電壓調(diào)整率,同時提高系統(tǒng)的功率因數(shù),降低線路損耗。
? ? 電容串聯(lián)使用問題解析
電容串聯(lián)后,所有電容陽極板上的電荷數(shù)量,等于陰極板的電荷數(shù)量。也就是說10u電容最多只能充5u的電荷量,此時10u電容的電壓因為電荷降低一半,所以電壓降低了一半,為25V。串聯(lián)總耐壓為75V。
容量相差一倍而耐壓相同的電容器串聯(lián),大電容的分壓就是小電容分壓的一半,如果以電阻的分壓打比方,小電容就相當(dāng)于高值電阻,大電容相當(dāng)于低值電阻,我們把串聯(lián)電路中電流處處相等這個原則變化為串聯(lián)電容極板上的電荷處處相等,那電荷相對稀少的大容量的電勢必然就很低。而電荷密集的小電容必有高電勢。那么當(dāng)一只10Ω電阻與5Ω電阻串聯(lián),在10Ω電阻上的分壓就是5Ω電阻分壓的一倍。
所以,它們串聯(lián)后的總耐壓是75V。在75V電壓下,小電容50V滿耐壓時,大電容兩端25V一半電壓。
假如電源電壓U=1000伏,選擇耐壓為600伏的兩個電容器串聯(lián)起來使用,當(dāng)C1承受750伏電壓,C2承受250伏電壓,兩個電容器會怎樣?
理論上,同容量的串聯(lián)電容器的電壓應(yīng)該相等,但在現(xiàn)場實際測量電壓不相等。是不是在理想情況下,電容器沒有漏電流(即絕緣電阻為無窮大),而實際上所有的電容器都有不同程度的漏電流存在,表現(xiàn)為它們的絕緣電阻值不等。
圖中的Rc1、Rc2分別是兩個電容器的絕緣電阻,它們相當(dāng)于和電容器并聯(lián)。在穩(wěn)定狀態(tài)下(充電過程結(jié)束以后),電容支路中沒有電流通過,而電阻支路中的電流是:
IR=U/(Rc1+Rc2)
不管絕緣電阻有多大,只要他們是有限的數(shù)值,這個漏電流就存在。于是每個電容上的電壓:
U1=IRRc1=Rc1U/(Rc1+Rc2) U2=IRRc2=Rc2U/(Rc1+Rc2)
一般情況下,電容器的絕緣電阻都不相同,因此電壓U1不等于U2。如果Rc1=3Rc2,U1=750伏,U2=250伏,U1超過電容器的工作電壓時,如電容器被擊穿(短路),全部電壓則加到另一個電容器上,它也就接著被擊穿。
為了解決這個問題,應(yīng)該在每一個電容器的旁邊并聯(lián)一個電阻R。R的阻值約為幾百千歐,應(yīng)比絕緣電阻小得多(一般R應(yīng)在Rc的10%以下)。這樣,每個電容器上的電壓就大致上相同,不會相差很遠(yuǎn)。因此,電阻R叫做均壓電阻。