电容并联与分析
发布时间:2018-10-31 文章来源:敏创原创 点击次数:
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电容并联
与其他电气元件一样,电容器可以串联或并联连接到其他元件。有时,并联多个电容器是有用的,以便形成功能块,如图中的那个。在这种情况下,重要的是要知道并联连接块的等效电容。本文将重点分析电容器的并联连接以及此类电路的可能应用。
分析
并联连接中的所有电容器都具有相同的电压,这意味着:
其中V 1至V n表示每个相应电容器两端的电压。该电压等于通过输入线施加到电容器的并联连接的电压。但是,存储在每个电容器上的电荷量是不一样的,并且取决于每个电容器的电容,根据公式:
其中Q n是存储在电容器上的电荷量,C n是电容器的电容,V n是施加到电容器的电压,其等于施加到整个并联连接块的电压。由电容器块存储的总电荷量由Q表示,并且在该电路中存在的所有电容器之间分配。这表示为:
以下公式用于确定多个电容并联的等效电容:
其中C eq是电容器并联连接的等效电容,V是通过输入线施加到电容器的电压,Q 1到Q n表示存储在每个相应电容器上的电荷。这使我们得出以下重要结论:
这意味着电容器并联连接的等效电容等于各个电容的总和。这个结果也是直观的 - 并联的电容器可以看作是一个单独的电容器,其板面积等于各个电容器的板面积之和。
应用
电容器是用于以电荷形式存储电能的装置。通过并联连接多个电容器,所得到的电路能够存储更多能量,因为等效电容是所涉及的所有电容器的各个电容的总和。在某些应用中使用此效果。
直流电源
一个例子是直流电源,它有时使用几个并联电容器,以便更好地滤除输出信号并消除交流纹波。通过使用这种方法,可以使用具有优异纹波特性的较小电容器,同时获得更高的电容值。
更高的电容值
有些应用只需要比市售电容器提供的电容值高得多的电容值。电容器组用于此类应用。一个例子是用于具有感应负载的功率因数校正的电容器组。另一个例子是宣布用于汽车工业的储能电容器组,即用于诸如有轨电车的大型车辆中的再生制动的KERS(动能回收系统)以及混合动力汽车。
脉冲负载
一个高磁场实验室为世界上最强大的磁铁提供动力,通过将能量存储在电容器组中,能够提供近100个特斯拉的磁场。储存的能量在很短的时间内通过磁线圈释放,产生非常强大的磁场。
在任何情况下,电容器组都可以达到非常高的电容值。通过使用几个并联的超级电容器,几十千法的电容是可行的,特别是考虑到超级电容器能够实现超过2000法拉的电容值。
设计限制
并联电容器时,请注意以下几点。一个是并联电容器的最大额定电压仅与系统中使用的所有电容器的最低额定电压一样高。因此,如果额定电压为500V的多个电容器并联连接到额定电压为100V的电容器,则整个系统的最大额定电压仅为100V,因为并联电路中的所有电容器都施加相同的电压。
安全
要记住的另一点是,由于存储的能量大小以及电容器能够在非常短的时间内释放存储的能量这一事实,电容器组可能是危险的。如果意外短路,这种储存的能量有时会导致严重伤害或电线和设备损坏。
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