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容抗_百度文库

  中文名称:容抗 英文名称:capacitive reactance 定义:在正弦电流电路中,电容和角频率的乘积的倒数(带负号)。 概念 交流电是能够通过电容的,但是将电容器接入交流电路中时,由于电容器的不断充电、 放电, 所以电容器极板上所带电荷对定向移动的电荷具有阻碍作用, 物理学上把这种阻碍作 用称为容抗,用字母 Xc 表示。所以电容对交流电仍然有阻碍作用。电容对交流电的阻碍作 用叫做容抗。电容量大,交流电容易通过电容,说明电容量大,电容的阻碍作用小;交流电 的频率高,交流电也容易通过电容,说明频率高,电容的阻碍作用也小。 公式 实验证明, 容抗和电容成反比, 和频率也成反比。 如果容抗用 Xc 表示, 电容用 C 表示, 频率用 f 表示,那么 Xc=1/(2πfC) Xc = 1/(ω×C)= 1/(2×π×f×C) Xc--------电容容抗值;欧姆 ω---------角频率(角速度) π---------圆周率,约等于 3.14 f---------频率,我国国家电网对工频是 50Hz C---------电容值 法拉 知道了交流电的频率 f 和电容 C,就可以用上式把容抗计算出来。 测量方法 万用表测电容器:用电阻档,根据电容容量选择适当的量程,并注意测量时对于电解电 容黑表笔要接电容正极。①、估测微法级电容容量的大小:可凭经验或参照相同容量的标准 电容,根据指针摆动的最大幅度来判定。所参照的电容不必耐压值也一样,只要容量相同即 可,例如估测一个 100μF/250V 的电容可用一个 100μF/25V 的电容来参照,只要它们指针 摆动最大幅度一样,即可断定容量一样。②、估测皮法级电容容量大小:要用 R×10kΩ 档, 但只能测到 1000pF 以上的电容。对 1000pF 或稍大一点的电容,只要表针稍有摆动,即可 认为容量够了。③、测电容是否漏电:对一千微法以上的电容,可先用 R×10Ω 档将其快速 充电,并初步估测电容容量,然后改到 R×1kΩ 档继续测一会儿,这时指针不应回返,而应 停在或十分接近∞处,否则就是有漏电现象。对一些几十微法以下的定时或振荡电容(比如 彩电开关电源的振荡电容),对其漏电特性要求非常高,只要稍有漏电就不能用,这时可在 R×1kΩ 档充完电后再改用 R×10kΩ 档继续测量,同样表针应停在∞处而不应回返。 [1] 说明 ①在纯电容电路中, 接通电源时, 电源的电压使导线中自由电荷向某一方向作定向运动, 由于电容器两极板上在此过程中电荷积累而产生电势差, 因而反抗电荷的继续运动, 这样就 形成容抗。 ②对于带同样电量的电容器来说,电容越大,两板的电势差越小,所以容抗和电容成反 比。交流电频率越高,充、放电进行得越快,容抗就越小。所、以容抗和频率也成反比。即 Xc=1/ωC。 ③在理想条件下,当 ω=0,因为 Xc=1/ωC,则 Xc 趋向无穷大,这说明直流电将无法 通过电容,所以电容器的作用是“通交,隔直”。在交流电路中,常应用容抗的频率特性来“通 高频交流,阻低频交流”。 ④在纯电容的电路中,电容器极板上的电量和电压的关系式是 q=CU。同时在△t 时间 内电容器极板上电荷变化为△q 所以电路中电流为 I=△q/△t,在电容电路中电容的基本规律 是 I=C· △u/△t。 由于正弦交流电在一周期内的电压作周期变化, 所以电压的变化率 (△u/△t) 是在改变的。由此得出,当电压为零时,其电压变化率(△q/△t)为最大,电路中电流也最 大。反之,当电压为最大值时,其电压变化率(△u/△t)为零,电流也为零。所以电路中电 流的相位超前于电容两端电压的 π/2。如图所示。 ⑤在纯电容电路中的电容不消耗电能。 因为在充电过程中, 电容器极板间建立了电场将 电源的电能转换成电场能,在放电过程中,电场逐渐消失,储藏的电场能又转换为电能返回 给电源。 所以纯电容电路的有功功率为零, 对外不作功, 而无功功率的最大值 QL=(I^2)Xc。 电容器容抗计算及测量方法 容抗----交流电流过具有电容的电路时, 电容器有阻碍交流电流过的作用, 这种作用叫做容 抗。 计算方法 Xc = 1/(ω ×C)= 1/(2×π ×f×C); Xc--------电容器容抗值;欧姆 ω ---------角频率 π ---------3.14; f---------频率,对工频是 50HZ; C---------电容值 法拉 这种传统的计算方法比较麻烦,下面介绍一种简单巧算方法: Xc=160000/fc, c 用的单位是 uf,与传统方法比误差小于 1%。 万用表测电容器:用电阻档,根据电容容量选择适当的量程,并注意测量时对于电解电容黑 表笔要接电容正极。 ①、 估测微法级电容容量的大小: 可凭经验或参照相同容量的标准电容, 根据指针摆动的最大幅度来判定。所参照的电容不必耐压值也一样,只要容量相同即可,例 如估测一个 100μ F/250V 的电容可用一个 100μ F/25V 的电容来参照,只要它们指针摆动最 大幅度一样,即可断定容量一样。②、估测皮法级电容容量大小:要用 R×10kΩ 档,但只 能测到 1000pF 以上的电容。对 1000pF 或稍大一点的电容,只要表针稍有摆动,即可认为容 量够了。③、测电容是否漏电:对一千微法以上的电容,可先用 R×10Ω 档将其快速充电, 并初步估测电容容量,然后改到 R×1kΩ 档继续测一会儿,这时指针不应回返,而应停在或 十分接近∞处,否则就是有漏电现象。对一些几十微法以下的定时或振荡电容(比如彩电开 关电源的振荡电容) , 对其漏电特性要求非常高, 只要稍有漏电就不能用, 这时可在 R×1kΩ 档充完电后再改用 R×10kΩ 档继续测量,同样表针应停在∞处而不应回返。 电容器漏泄的测量方法 电容器是几乎所有电气设备上都会用到的主要器件。漏阻是电容器被测试的众多电气特征 中的一个。漏阻通常被称为“IR”(Insulation Resistance,绝缘电阻),以“兆欧-微 法”表示。在其它情况下,漏泄可能被表示为特定电压(通常为工作电压)下的漏泄电流。 电容器的漏泄是通过向电容施加一个固定电压, 并测量产生的电流测得的。 漏流将随时 间呈指数衰减, 因此在测量电流之前, 施加电压必须达到一个已知的时间周期 (保压时间) 。 出于统计目的,必须测试一定数量的电容器来生成有用的数据。为了进行测试,就需要 一套自动切换系统。 图 1 所示为一套电容器漏泄测试系统,它采用了 Keithley 6517A 型静电计/源、7158 型小电流扫描卡和 C 型开关卡,例如 7111-S 或 7169A。插卡被安装在 7002 型开关主机中。 图 1,电容器漏泄测试系统 在该测试系统中,一组开关(7111-S 型或 7169A 型)被用来向每个电容器施加测试电 压。在常闭位置,电容器的一端被连接到电路 LO。当开关触动时,电容器被连接到电压源。 开关通常是交错触动的(例如,间隔 2 秒),从而在测量漏泄之前,每个电容器均可被充电 相同的时间周期。若最大测试电压为 110 V 或更低,则可使用 7111-S 型开关卡;否则,则 可使用 7169A 型开关卡测试高达 500 V 的电压。如果必须施加高于 500 V 的电压,则应该使 用具有相应额定值的开关。 第二组开关 (7158 型) 在经过合适的平稳时间后将每个电容器连接到皮安计。 请注意, 在电容器被切换至皮安计之前,它是被连接到电路 LO 的。这样就使得漏流在其充电器件亦 可连续流通。 对于这种应用, 单台仪器提供了电压源和小电流测量功能。 6517A 型可显示电阻或漏流, 并可提供高达 1000 VDC 的电压,所以特别适合这一应用。 在测试过电容器之后, 电压源应该被设置为零。 有时候在将电容从测试夹具上拆除之前, 必须使其放电。注意,图 1 中的电容(C)通过继电器的常闭触点形成了放电通路。测试序 列同步如下: 静态——7169A 型继电器为常闭,7158 型继电器为常闭。 施加电压(保压时间)——7169A 型继电器连接至常开触点,7158 型继电器仍然保持常 闭。 测量电流——7169A 型继电器仍保持在常开位置,7158 型继电器连接至常开触点。 放电电容器——7169A 型继电器连接至常闭触点,7158 型继电器连接至常闭触点。 由于 7169A 型 C 型开关卡上的隔离开关在测量电流期间保持被激励状态, 所有来自开关 卡的任何偏移电流都与测量是无关的。 与电容器串联的电阻器(R)是本测试系统中的一个重要元件。它限制每个电容器的充 电电流, 并在电容器发生短路时保护继电器。 此外, 该电阻器还限制回馈安培表的交流增益。 一般而言,当源电容增大时,噪声增益也会增大。该电阻器将增益限制为有限值。合理的限 值是使 RC 时间常数为 0.5~2 秒。与静电计(pA)的 HI 端子串联的正偏二极管也起到限制 交流增益的作用。 一个“同轴三柱-BNC”转换器(7078-TRX-BNC 型)被用于将 6517A 连接到 7158 型开 关卡。 电容器通过低噪声同轴电缆连接到 7158 型开关卡。 可使用绝缘线-S 开关卡连 接到电容器。7169A 型是通过接线头连接器进行连接。

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