电解电容器范文

蓄电池是汽车中的关键的电器部件，其性能直接影响汽车的启动。现在的汽车启动无一例外地采用启动电动机启动方式。在启动过程别是在启动瞬间，由于启动电动机转速为零，不产生感生电势，故启动电流为：1=E/RmRsRl

其中：E为蓄电池空载端电压，RM为启动电动机的电枢电阻、RB为蓄电池内阻、RL为线路电阻。

图1

图2

由于RM、RB、RL均非常低，启动电流非常大。例如用12V、45Ah的蓄电池启动安装1.9升柴油机的汽车，蓄电池的电压在启动瞬间由12.6V降到约3.6V！启动过程的蓄电池电压波形如图1；启动瞬时的电流达550A，约为蓄电池的12C的放电率！启动过程的蓄电池电流波形如图2，（电流传感器的电流/电压变换比率：100A/V）。尽管车用蓄电池是启动专用蓄电池，可以高倍率放电，但在图1中可以看出，10倍以上的高倍率放电时的蓄电池性能变得很差，而且，如此高倍率放电对蓄电池的损伤也是非常明显的。启动过程的电压剧烈变化也是极强的电磁干扰，可以造成电气设备的“掉电”，迫使电气设备在发电机启动过程结束后重新上电，计算

机在这个过程中非常容易死机。因此，无论从改善汽车电气设备的电磁环境还是改善汽车的启动性能和蓄电池的性能、延长使用寿命来考虑，改善汽车电源在启动过程的性能是必要的。

问题的解决方案可以加大蓄电池的容量，但需要增加很多，使体积增大，这并不是好的解决方案。将超级电容器与蓄电池并联可以很好地解决这个问题。

2超级电容器原理及特点

2.1超级电容器原理

超级电容器是一种电容量可达数千法拉的电容量极大的电容器。根据电容器的原理，电容量取决于电极间距离和电极表面积，为了得到如此大的电容量，超级电容器尽可能地缩小电极间距离、增加电极表面积。为此采用了双电层原理和活性炭多孔化电极，超级电容器的结构如图3。双电层介质在电容器两电极施加电压时，在靠近电极的电介质界面上产生与电极所携带电荷相反的电荷并被束缚在介质界面上，形成事实上的电容器的两个电极，如图4，很明显，两电极的距离非常小，仅几纳米，同时活性炭多孔化电极可以获得极大的电极表面积，可以达到200m2/克。因而这种结构的超级电容器具有极大的电容量并可以存储很大的静电能量。就储能而言，超级电容器的这一特性是介于传统的电容器与电池之间。

当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态（通常为3V以下），如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷响应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。

图3

图4

2.2主要特点

尽管超级电容器能量密度是蓄电池的5或是更少，但是这种能量的储存方式可以应用在传统蓄电池不足之处与短时高峰值电流之中。相比电池来说，这种超级电容器有以下几点优势：

电容量大，超级电容器采用活性炭粉与活性炭纤维作为可极化电极，与电解液接触的面积大大增加，根据电容量的计算公式，两极板的表面积越大，则电容量越大。因此，一般双电层电容器容量很容易超过1F，它的出现使普通电容器的容量范围骤然跃升了3～4个数量级，目前单体超级电容器的最大电容量可达5000F。

充放电寿命很长，可达500000次，或90000小时，而蓄电池的充放电寿命很难超过1000次；可以提供很高的放电电流，如2700F的超级电容器额定放电电流不低于950A，放电峰值电流可达1680A，一般蓄电池通常不能有如此高的放电电流，一些高放电电流的蓄电池在如此高的放电电流下的使用寿命将大大缩短。

可以数十秒到数分钟内快速充电，而蓄电池在如此短的时间内充满电将是极危险的或是几乎不可能。

可以在很宽的温度范围内正常工作（-40℃～70℃），而蓄电池很难在高温特别是低温环境下工作；超级电容器用的材料是安全和无毒的，而铅酸蓄电池、镍镉蓄电池均具有毒性；而且，超级电容器可以任意并联使用来增加电容量，如采取均压措施后，还可以串联使用。

3超级电容器与蓄电池组合改善汽车启动性能

3.1电性能的改善

采用超级电容器与蓄电池并联时启动过程的电压波形如图5，电流波形如图6。与图1、图2相比启动瞬间电压跌落由仅采用蓄电池时的3.2V提升到7.2V；启动电流从560A提高到1200A；启动瞬时的电源输出功率从2kW提高到8.7kW；启动过程的平稳电压由7V提高到9.4V；启动过程的平稳电流由280A提高到440A；启动过程的电源平稳输出功率从2.44kW提高到4.12kW。

3.2启动性能的改善

超级电容器与蓄电池并联应用可以提高机车的启动性能，将超级电容（450F/16.2V）与12V、45Ah的蓄电池并联启动安装1.9升柴油机的汽车，在10摄氏度时平稳启动，尽管在这种情况中，当不连接超级电容器，蓄电池也可以启动，但采用超级电容器与蓄电池并联时启动电动机的速度和性能都非常得好。由于电源的输出功率的提高，启动速度由仅用蓄电池时的启动速度300rpm，增加到450rpm；尤其在提高汽车在冷天的起动性能（更高的起动转矩）上，超级电容器是非常有意义的，在零下20摄氏度时，由于蓄电池的性能大大下降，很可能不能正常启动或需多次启动才能成功，而超级电容器与蓄电池并联时则仅需一次点火。其优点是非常明显的。

电解电容器范文篇2

【关键词】通信设备电容器

电容器，顾名思义，是“装电的容器”，是一种容纳电荷的器件。电容器是电子设备中大量使用的电子元件之一，其在电路中所起的作用主要包括：隔直通交、旁路、去耦、滤波、储能等。电容器由很多种分类方法，根据制造材料的不同可以分为：瓷介电容、涤纶电容、电解电容、钽电容，还有先进的聚丙烯电容等；按用途分有：高频旁路、低频旁路、滤波、调谐、高频耦合、低频耦合、小型电容器，其中滤波电容又分为铝电解电容器、纸介电容器、复合纸介电容器、液体钽电容器等。

军事通信设备中使用的电容器主要为瓷介电容、钽电容、铝电容和云母电容。根据电容器在电路中所起的具体作用来选择不同材料的电容才能保证通信设备使用的可靠性。

所有的电容都有各自的技术指标，但根据电容器所使用材料的差异，不同的电容器指标会有所差异，一般的电容都有以下指标：耐压值、纹波电流、等效串联电阻、漏电流、损耗角正切、电容量、温度范围、下面针对电容的作用及选用进行详述。

1隔直通交

电容器是由两端的极板和中间的绝缘电介质构成的，通电后，极板带电，形成电压，但由于中间的绝缘物质，所以整个电容式不导电的，所以直流电路通路中如有电容，相当于电路时断开的。在交流电路中，因为电流的方向是随时间变化的，而电容器充放电的过程是有时间的，故在极板见形成变化的电场，该电场也是随时间变化的，实际上，电流是通过电场的形式在电容器间通过的。

所有的电容都有隔直通交的作用，但选用时需考虑电容所能承受的极限电压，任何物质都是相对绝缘的，当所加电容器两端电压超过其击穿电压后，电容器会被击穿，此时电容器相当于直通，不在起隔直通交的作用。此外，在选用电容式还应考虑电容器的漏电流指标，所谓漏电流是指在电容器两端施加电压后流经电容器的直流电流，漏电流指标要根据实际使用电路来决定。

2旁路

旁路电容是为本地器件提供能力的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，减低负载需求。旁路电容一般紧靠负载器件，如此可以很好的防止输入值过大而导致的地电位抬高和噪声。旁路电容一般选择钽电容、瓷介电容，但选用具体器件时需考虑电容器的耐压值、等效串联电阻、工作环境。如工作环境温度比较宽，最好选用钽电容。

3去耦

去耦和旁路比较类似，旁路电容式防止电源对负载产生影响，而去耦电容是防止负载对电源产生影响。当负载电容比较大，去掉电路要对电容进行充电、放电，才能完成信号的跳变，在充电时，电流比较大，而由于电路中电感、电阻等会产生反弹，这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前端电路的工作，去耦电容可以满足去掉电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。

4滤波

电容器的阻抗为Z=1/（ΩC）=1/（2πfC），其中f为频率、C为电容器容量。故电容越大，阻抗越小，通过的频率越高。但当电容量超过1μF的电容多为电解电容，电解电容有很大的电感成分，频率高后反而阻抗会增大。所以滤波电路中一般采用大电容并联小电容。

5储能

储能型电容器通过整流器收集电荷，并将存储的能量通过变换器引线传送至电源的输出端。储能型电容器容值均较大，多选用铝电解电容，主要是因为铝电解电容容量大、体积小、价格便宜，性价比比较高。

6其他功能

电容器的种类很多，所起的作用及应用各不相同，以上只是列举了通信设备中常见的电容功能，此外，不同的电容器还具有调谐、耦合（高频耦合、低频耦合）等功能。

7工程实例

在实际的电路中，电容器的作用一般不会是单一的，可能既有滤波功能，又有储能功能，比如在交流转直流时，交流电源经过整流后都会采用大容量的电容器进行滤波，改电容器同时还有储能作用。

在笔者设计一款AC-DC电源时，要求工作环境温度为-55℃到70℃，在设计初期，为了考虑成本和产品体积等因素，电源的滤波、储能电容采用高压铝电解电容，该电源设计完后再常温下各项指标均满足使用要求，但在进行高低温试验时，带载能力较差。经试验、原理分析，在高低温下，铝电解电容的等效串联电阻变化很大，变化倍数达到30倍，其滤波、储能性能受到很大影响。

在高低温下，铝电解电容等效于常温状态串接一几百欧姆到几千欧姆的电阻，其充电时间加长，滤波效果变差；同时，由于等效串联电阻变大，其所储存的电能对负载放电时相当于内阻变大，自身功耗加大，带载能力变弱。如将铝电解电容换为钽电解电容，由于钽电容等效串联电阻较小，且高低温下变化也小，变化倍数约为10倍，对性能影响不大。编者经过反复验证，将铝电解电容改为钽电解电容后，AC-DC电源的性能指标和常温状态没有差异，可以达到设计、试验要求。

8结束语

电容器的种类众多，不同的电容运用电路不同，主要作用也不同。在电容器的选用过程中，应根据电容器所起的作用、应用环境、具体的电路参数（工作电压、工作频率）等因素选择合适的电容，同时还应考虑电容器自身的参数，确保选择的电容器可满足使用要求。

作者简介

邓发旺（1979-），男，湖北省襄阳市人。现为陕西烽火电子股份有限公司工程师。研究方向为通信技术应用与开发。

电解电容器范文

关键词：电容式电压互感器；介损异常；排查措施

中图分类号：TM451文献标识码：A文章编号：1006-8937（2013）15-0021-02

随着电网的不断发展，电容式电压互感器（CVT）取代电磁式电压互感器（VT）的趋势越来越明显。CVT大规模使用的前提是其绝缘能够得到良好的监察。广东电网公司《电力设备预防性试验规程》对CVT分压电容的电容值和介损值做了严格的规定。如果CVT的电容值或者介损值发生明显变化，将有可能引发严重的爆炸事故。我局试验人员在长期的工作中发现容性设备的介损异常现象时有发生。本文对这一现象进行研究，从高压电气试验人员的角度，结合具体实际，找到行之有效的现场排查手段，使试验过程顺利进行，以期达到正确评估设备的目的。

1传统西林电桥和数字电桥的分析

1.1西林电桥和数字电桥

西林电桥和数字电桥原理如图1所示，无论是传统的西林电桥还是先进的数字电桥，其核心思想都是为了使电路达到平衡。在平衡电路的状态下，传统西林吊桥可以很容易的通过R3、R4、Cn可以计算CX。从本质上来说，数字电桥的原理仍然是基于最传统的桥式电路，所不同之处在于传统的平衡检流计被智能的计算模块所代替，在先进的数字电桥中，A/D采样技术被广泛应用，计算机直接计算和比较经过A/D采样后的电压值，对标准电流和试品电流进行矢量运算，幅值用于计算电容量，角差用于计算。

1.2介损异常的可能原因

通过上述电桥分析和电容特性可知，电容的电流超前电压90？，所以流经试品ZX的电流IX一定滞后于流经标准电容Cn的电流Icn，若有一外界干扰打破了这种干扰，使得IX超前于Icn，则所测得的介损就为负值。在实际的测量中，这种外界干扰有以下几种：中间电磁单元的影响、试品表面脏污引起的泄露电流、电磁干扰等。

2中间电磁单元的影响

另一个不可忽视的因素是电容式电压互感器中间电磁单元的影响。由于电容式电压互感器需要向二次提供电压，所以其主回路一般设计成电容分压器的形式，通过其中压电容抽取电压，再通过电磁单元在二次绕组上产生可供电压表直接测量的二次电压。当我们进行整体电容和介损测量时，如果没有好的屏蔽措施来屏蔽掉电磁单元对地回路向主测量回路的“反向”影响，则对测量结果会产生很大影响，甚至有可能使介损呈现负值。

图2显示了电磁单元电流影响的象限分析，由图可知：Ig在1象限区域和4象限区域时，电磁单元呈现的状态将有可能截然不同，前者呈现容性而后者呈现感性。当电磁单元呈现感性状态时，现场测的的介损值误差较大。这是因为：Ig的相位滞后Ic2，？啄'

3试品表面脏污引起的泄露电流影响

试品表面脏污引起的泄露电流影响如图3所示。

图3中R1、R2、R3表示套管表面的等值分布电阻，C'1、C'2、C'3为对应的分布电容。当表面泄漏很大时候，R1、R2、R3对于套管表面的电压分布起到主导作用。而套管表面由于电导改变，会强制改变C1、C2、C3、C'1的电位，造成一种不均衡的电位差状态。这种电位差会直接导致干扰电流流过。分析其简化图3（b）和向量图图3（C）可知，流过C11的电流I11=I'11-I"11。由图3（C）可知，当[I'11]>[I"11]，则有偏小的测量误差；而当[I'11]

4电磁干扰对于介损测量的影响

4.1电磁干扰的影响分析

由于现代电网的复杂性和一定的供电保障问题，很难会在电气设备的预防性试验时，停下待试设备周围所有设备。这样一来，周边电场的电磁干扰变成一个无法回避的问题。如图4所示：U'通过等效杂散电容C'产生I1对R3产生影响，电桥的平衡条件必然发生变化。为了重新达到平衡，必须调整相关电气参数，如：R3和C4的值。这种调整会使实际测量所得的tan？啄1和C'x1与真实值产生很大偏差，特殊情况下有时会令tan？啄1出现负值。传统的电磁干扰屏蔽方法一般有“移相法”和“倒相法”等，但是这两种屏蔽方法操作复杂，且抗干扰能力不强，而且往往受天气、运行工况等各方面影响，很难得到准确的测量结果。

4.2AI6000系列的异频测量

异频测量法为目前较为先进的电磁抗干扰方法。我局采用的AI6000系列异频自动抗干扰精密介质损耗测量仪就是基于此种原理设计。其工作原理为：仪器在45Hz和55Hz时进行测量，试验电流自动输出并自动切换两成，通过傅立叶变换滤掉非信号频率的干扰成分，然后通过计算模块对标准电流和所测电流进行矢量运算，幅值用于计算电容量，角差用于计算tan？啄。

4.3异频介损与工频介损的差异

需要说明的是，异频测量与工频测量之间存在一定的差异。但是由于近工频中心频率两侧介损与频率的关系总是变化的，除非在此区域有多个元器件的谐振点，所以这种对称的双异频测量，这种差异对于测量结果的影响被降低到一个完全可以忽视的地步。实际上，在工频附近，介损因数随频率增大而增加很少，再加上双异频测量会将测量结果平均分析，使得误差大大减小，结果十分可信。

5结语

高压设备介损异常反映了设备的局部绝缘出问题，因此介质损耗的大小是衡量介质电性能的一项重要指标。介损异常可以反映整体受潮、绝缘劣化变质以及小体积被试品的贯通和未贯通性的局部绝缘缺陷。产生介损负值的因素很多，有可能是众多因素叠加而成。如果现场测量出现负值，我们最少应该从以下几个方面进行排查：是否接线错误，接地无效；是否有电磁单元的干扰，以及是否采用了双异频测量；表面脏污和空气过于潮湿；是否有强烈的电场干扰。

参考文献：

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[3]杨晓东，唐超，廖瑞金.电容型设备改进型介损数字化测量方法的研究[J].高压电器，2007，（6）.