电容器是否将电能浪费为热量或交流电?

电器工程 基本的
2022-02-05 15:44:31

电容器储存能量,然后在需要时将其返回。一个完美的电容器在直流电源上几乎是无损耗的,因为您只需填充一次,然后它就会保持能量,直到您将其放电,所以没有功率损失可言,但在交流电上,电容器将一直充电然后放电,这在我的理论中似乎浪费电,是真的吗?如果这是真的,那么我如何测量连接到 170V 交流电源线的 250V 8000µF 电容器的损耗?

4个回答

会有功率损耗,因为现实生活中的电容器存在寄生损耗,这意味着电容器在现实生活中不能充当纯容性负载,这主要是因为制造工艺/材料/尺寸。

在现实生活中,电容器具有ESL(等效串联电感)、ESR(等效串联电阻)和与电容器并联的泄漏电阻,通常称为Rleak

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您需要知道 ESR 才能计算功率损耗。但请记住,这是一个随着组件使用而降低的参数。

根据行业标准 EIA-463-A、MIL-C-62F,在标称工作条件下,当电容器的 ESR 值达到初始 ESR 值的 2.8 倍且电容过度下降时,则认为电容器已完全退化,无法在电路中使用初始值的 20%。

链接到原文。

电容器内有三种损耗机制,所有这些都相当轻微,一种是它对电源造成的,这取决于您的电费计费方式,可能会或可能不会让您担心。

电容器内部,电极有电阻,导致\$I_{接线端}^2R_{电极}\$损耗。电介质的电导率在塑料电介质中通常非常小,在电解液中更为显着,也会导致\$I_{leakage}^2R_{dielectric}\$损失。电介质还具有滞后损耗,在大多数塑料中也可以忽略不计,但在电解液中更为显着。

充电/放电电流在您的电源线中流动,但没有净功率由此传输给您,因此大多数家用电表不会向您充电。这通常称为无功功率或 VAr。商业客户可能需要为 VAr 付费,因为它会导致电力基础设施供应商将资金投入到比其他方式所需的更粗的供电电缆上。然而,由于大多数商业用户往往具有电机等感应负载,因此线路上的电容器往往会降低其无功功率。这就是为什么与大型工厂并联使用的大功率因数校正电容器有市场的原因。

理想的电容器是无损的,放电时释放的能量等于充电时储存的能量。

然而:

  1. 真正的电容器并不理想,交流上的实际电容器的损耗可能会比直流上的高得多,因为在直流上只有漏电损耗,而在交流上,电流流入和流出电容器会造成损耗。电容器的极板通常很薄,因此可能具有明显的电阻。

  2. 即使电容器本身是无损的,由电容器引起的电流也会改变系统其他地方的损耗。在简单的情况下,考虑通过长电缆连接到电网的电容器,电流会导致电缆中的电阻损耗。另一方面,来自电容器的电流可以与来自电感器的电流相抵消,因此可以使用适当位置和尺寸的电容器来实际减少馈送感性负载的电缆中的损耗。

不会。纯电容不会像热量一样浪费功率。这就是为什么诸如电机或荧光灯镇流器之类的电感负载通常使用电容器进行补偿,以使负载看起来像纯电阻以实现更好的功率因数。但是,串联电阻和介电损耗等非理想因素确实会消耗能量,因此您可以购买的实用电容器确实会浪费一些能量。