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电容器的串并联后的额定电压

【导读】工具书上讲到了电容的串联及并联,但是要注意那是针对无极性电容而言。下面这个例题来自一本还不错的教科书。答案是算对了,但是,不符合解决工程问题的思路和因果关系。因为,不能把题目当做一个数学题,只做数学计算,而忽略了物理和工程的意义。

电容器的串并联后的额定电压

第一、没有讲述足够的原因,例如电荷守恒定律,电容串联之后,连个电容的电量 相同。

第二、我们的结果是要,两个电容串联之后分压,这两个分压不超过额定电压。所以我们需要去计算分压,然后 对比额定电压。

先做简单的计算:电容并联

电容器的串并联后的额定电压

公式:C并=C1+C2,耐压值为C1,C2的耐压值中较小的U=Min{U1,U2}。

例如:C1:20uf,250v;C2:30uf,450v,则C并=C1+C2=20uf+30uf=50uf,耐压值U=Min{250v,450v}=250v。

耐压值选择值小的那个,然后再做降额即可。

电容串联:

电容器的串并联后的额定电压

公式:1/C串=1/C1+1/C2,即C串=C1*C2/(C1+C2),耐压值U=Min{C2*U2/C1,U1} +Min{C1*U1/C2,U2},耐压值并不等于两个电容的耐压值之和。

例如:C1:20uf,250v;C2:30uf,250v。则串联电容量好计算:C串=C1*C2/(C1+C2)=20*30/(20+30)=12uf,

注意:耐压值U=250v+250v=500v (×),这种计算是错误的。

简单分析:由于两个电容容量不同,容抗就不同,分压也就不同,假如串联后施加500v电压,则会有一个分压低于250v,就会有一个分压超过250v,超过了其耐压值,故串联耐压要低于500v。

正确公式:耐压值U=Min{C2*U2/C1,U1} +Min{C1*U1/C2,U2}

=Min{30*250/20,250}+Min{20*250/30,250}=416.7V

这时:电容C1的分压为Min{30*250/20,250}= Min{375,250}=250v

电容C2的分压为Min{20*250/30,250}= Min{166.7,250}=116.7v

下文为推导过程:

电容器的串并联后的额定电压

上述是无极性电容的串联、并联容量和耐压计算。而对于有极性的电解电容,则不是简单地套用上述计算方法,而有四中情况:

1、电解电容同极性并联:此时电容的并联容量和耐压值公式仍然适用。

电容器的串并联后的额定电压

2、电解电容反极性并联:此时因为无论如何总存在一个电容处于反向压降状态,不能使用。

电容器的串并联后的额定电压

3、电解电容同极性串联:此时电容的串联容量和耐压值公式仍然适用。

电容器的串并联后的额定电压

4、电解电容反极性串:

用电容表测量是对的,在大电流、大功率的情况下是不能使用的,或者是寿命很短的。因为有一个电容处于反接状态,漏电流会逐渐增大,电极板会逐渐被腐蚀,这样的电容能行吗?而且由于存在一个电容反接,其耐压值为0,串联后的耐压值也最多等于正向接通的电容的耐压值,不能适用串联耐压公式,更不能简单地相加了。

电容器的串并联后的额定电压

如果,我们没有足够大容量的无极性电容,也没有足够耐压的有极性的电容。

电容器的串并联后的额定电压

采用下图改进,可以增加寿命,这个是有道理的。能增加寿命,但是总会有一个电容处于反向压降,虽然电压不高(二极管压降),但是电解电容会没有影响吗?我们需要评估电容反向时间的寿命折损。

而且别忘了耐压不是两个电容的耐压值之和,而只能取较小的耐压值。

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