理论教育 了解无极性电容器的基础知识

了解无极性电容器的基础知识

时间:2023-06-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:无极性电容器的两引脚没有正负极性之分,使用时两引脚可以交换连接。大多情况下,无极性电容器在生产时,由于材料和制作工艺特点,电容量已经固定,因此属于固定电容器。图4-11为电容器的容抗随信号频率变化的基本工作特性示意图。

了解无极性电容器的基础知识

无极性电容器的两引脚没有正负极性之分,使用时两引脚可以交换连接。大多情况下,无极性电容器在生产时,由于材料和制作工艺特点,电容量已经固定,因此属于固定电容器。

1.常见的几种无极性电容器

常见的无极性电容器主要有色环电容器、纸介电容器、瓷介电容器、云母电容器、涤纶电容器、玻璃釉电容器、聚苯乙烯电容器等。

(1)色环电容器

色环电容器的外壳上标识有多条不同颜色的色环,用以标识其电容量,与色环电阻器十分相似。图4-2所示为典型色环电容器的实物外形。

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图4-2 典型色环电容器的实物外形

(2)纸介电容器

纸介电容器是以纸为介质的电容器。它是用两层带状的铝或锡箔中间垫上浸过石蜡的纸卷成筒状,再装入绝缘纸壳或陶瓷壳中,引出端用绝缘材料封装制成的。图4-3所示为典型纸介电容器的实物外形。

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图4-3 典型纸介电容器的实物外形

【资料】

纸介电容器的价格低、体积大、损耗大且稳定性较差。由于其存在较大的固有电感,不宜在频率较高的电路中使用,常用于电动机起动电路中。

【资料】

在实际应用中,有一种金属化纸介电容器,该类电容器是在涂有醋酸纤维漆的电容器纸上再蒸发一层厚度为0.1μm的金属膜作为电极,然后用这种金属化的纸卷绕成芯子,端面喷金,装上引线并放入外壳内封而成的。图4-4所示为典型金属化纸介电容器的实物外形。

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图4-4 典型金属化纸介电容器的实物外形

金属化纸介电容器比普通纸介电容器体积小,但其电容量较大,且受高压击穿后具有自恢复能力,广泛应用于自动化仪表、自动控制装置及各种家用电器中,不适于高频电路中。

(3)瓷介电容器

瓷介电容器以陶瓷材料作为介质,在其外层常涂以各种颜色的保护漆,并在陶瓷片上覆银制成电极。

图4-5所示为典型瓷介电容器的实物外形。

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图4-5 典型瓷介电容器的实物外形

【资料】

瓷介电容器按制作材料不同分为I类和Ⅱ类瓷介电容器。I类瓷介电容器高频性能好,广泛用于高频耦合、旁路、隔直流、振荡等电路中;Ⅱ类瓷介电容器性能较差,受温度的影响较大,一般适用于低压、直流和低频电路。

(4)云母电容器

云母电容器是以云母作为介质的电容器,它通常以金属箔为电极,图4-6所示为典型云母电容器的实物外形。

(5)涤纶电容器

涤纶电容器是一种采用涤纶薄膜作为介质的电容器,又可称为聚酯电容器。图4-7所示为典型涤纶电容器的实物外形。

(6)玻璃釉电容器

玻璃釉电容器使用的介质一般是玻璃釉粉压制的薄片,通过调整釉粉的比例,可以得到不同性能的玻璃釉电容器。图4-8所示为典型玻璃釉电容器的实物外形。

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图4-6 典型云母电容器的实物外形

【资料】

云母电容器的电容量较小,只有几皮法(pF)至几千皮法,具有可靠性高、频率l特性好等特点,适用于高频电路。

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图4-7 典型涤纶电容器的实物外形

【资料】

涤纶电容器的成本较低,耐热、耐压和耐潮湿的性能都很好,但稳定性较差,适用于稳定性要求不高的电路中,如彩色电视机或收音机的耦合、隔直流等电路中。

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图4-8 典型玻璃釉电容器的实物外形

【资料】

玻璃釉电容器的电容量一般为10-3300pF,耐压值有40V和100V两种,具有介电系数大、耐高温、抗潮湿性强、损耗低等特点。

介电系数又称介质系数(常数),或称电容率,是表示绝缘能力的一个系数,以字母ε表示,单位为“F/m”。

(7)聚苯乙烯电容器

聚苯乙烯电容器是以非极性的聚苯乙烯薄膜为介质制成的电容器,其内部通常采用两层或三层薄膜与金属电极交叠绕制。图4-9所示为典型聚苯乙烯电容器的实物外形。

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图4-9 典型聚苯乙烯电容器的实物外形

【资料】

聚苯乙烯电容器的成本低、损耗小、绝缘电阻高、电容量稳定,多应用于对电容量要求精确的电路中。

2.无极性电容器的工作特性及功能特点

(1)无极性电容器的工作特性

无极性电容器具有一般电容器的基本工作特性,这里我们以无极性电容器为例综述电容器的工作特性。

两块金属板相对平行地放置,而不相接触就构成一个最简单的电容器。电容器具有隔直流通交流的特点。因为构成电容器的两块不相接触的平行金属板是绝缘的,直流电流不能通过电容器,而交流电流则可以利用充放电原理通过电容器。

图4-10为电容器的充放电原理示意图

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图4-10 电容器的充放电原理示意图

【注意】

充电过程:把电容器的两端分别接到电源的正、负极,电源的电流就会对电容器充电,电容器有电荷后就产生电压,当电容器所充的电压与电源的电压相等时,充电就停止。电路中就不再有电流流动,相当于开路。

放电过程:将接在电路中的开关s断开,则在电源断开的一瞬间,电路中便有电流流通,电流的方向与原充电时的电流方向相反。随着电流的流动,两极之间的电压也逐渐降低,直到两极上的正、负电荷完全消失,这种现象叫做“放电”。

图4-11为电容器的容抗随信号频率变化的基本工作特性示意图。从图中可知电容器的基本特性:电容器对信号的阻碍作用称为“容抗”,电容器的容抗与所通过的信号频率有关,信号频率越高,容抗越小,因此高频信号易于通过电容器;信号频率越低,电容器的容抗越高,对于直流信号电容器的容抗为无穷大,直流信号不能通过电容器。

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图4-11 电容器的容抗随信号频率变化的基本工作特性示意图

【注意】

电容器的两个重要特性:

·阻止直流电流通过,允许交流电流通过。

•在充电或放电过程中,电容器两极板上的电荷有积累过程,或者说极板上的电压有建立过程,因此电容器上的电压不能突变。

(2)无极性电容器的功能特点

无极性电容器在电路中的主要功能是实现信号耦合,即将前级电路的交流信号耦合至后级电路。

例如,图4-12中的无极性电容器C1和C2起着隔直流状态、传递变化信号(隔直传交)的作用。当信号频率足够高、耦合电容足够大时,变化的信号可以通过耦合电容器C1的充、放电过程传递过去,加到三极管的基极,经三极管放大后,由集电极输出的信号经输出耦合电容器C2加到负载电阻器RL上。

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图4-12 电容器的耦合作用

【注意】

图4-12所示电路中的电源电压Vcc经Rc为集电极提供直流偏压,再经Rb1、Rb2。为基极提供偏压。直流偏压的功能是给三极管提供工作条件和能量,使三极管工作在线l性放大状态。此外,从该电路中可以看到,由于电容器具有隔直流的作用,因此,放大器的交流输出信号可以经耦合电容器C2送到负载R1上,而电源的直流电压不会加到负载R1上。也就是说,从负载上得到的只是交流信号,这就是电容器的耦合作用。

3.无极性电容器的识读方法

识读无极性电容器是检测电容器之前的重要环节,主要是根据无极性电容器本身的一些标识信息来了解该电容器的电容量及相关参数,为检测电容器打好基础。

目前,无极性电容器多采用直接标识、文字符号标识和色环标识三种标识方法。

(1)直接标识无极性电容器的识读

无极性电容器直接标识方式的标准定义如图4-13所示。

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图4-13 无极性电容器直接标识方式的标准定义

(2)文字符号标识无极性电容器的识读文字符号标识是指用字母或数字结合的方式标识电容器的主要参数值。其中电容量值又分

为两种标识法,一种是数字和字母结合标识,省略单位F,如12p表示12pF、4.7μ表示4.7μF、

2P2表示2.2pF、6n8表示6.8nF等。还有一种是用3位数字和字母组合标识,其中,前两位数字为有效数字,第3位数字为倍乘

数,后面的字母为允许偏差,默认单位为pF。例如,图4-14所示电容器的电容量标识为

“751K”,它标识的电容量值为75×101pF=750pF,允许偏差为±10%。

【资料】

电容器直接标识信息中相关字母或数字代表的含义如表4-1、4-2所示。掌握这些字母对应的含义,便可顺利完成对直接标识参数信息的电容器的识别。

表4-1 电容器直接标识方式中相关字母的含义

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表4-2 第三部分是数字所代表的意义

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图4-14 采用文字符号标识的无极性电容器的识读方法

【注意】

在采用3位数字标识电容量时,大多情况下都符合上述规律,例如:104表示电容器为10×104pF=100000pF=lOOnF=o.lμF;

223表示电容量为22×103pF=22000pF=22nF=0.22μF等。需要注意的是,如果第3位数字是9,表示倍乘数为10-1pF,而不是109,如339表示33×10-1pF=3.3pF。

提问

请问,电容器的标称电容量是什么意思?有什么特点?

回答

电容器的标称电容量是指加上电压后储存电荷的能力大小。相同电压下,储存电荷越多.则电容器的电容量越大。

电容量的单位是“法”,用字母“F”表示,更多的使用“微法(μ.F)”“纳法(nF)”为单位。它们之间的关系是1F=106μF=109nF=1012pF。

(3)色环标识无极性电容器的识读

色环电容器因其外壳上的色环标识而得名,这些色环通过不同颜色标识电容器的参数信息。一般情况下,不同颜色的色环代表的含义不同,相同颜色的色环标识在不同位置上的含义也不同。

采用色环标记法标识电容器参数的标准定义如图4-15所示。

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图4-15 色环标记法的标准定义

采用色环标识电容器参数的识读方法以及色环颜色的含义与电阻器均相同,其参数值的默认单位为pF。相关色环颜色含义参照色环电阻器识读表3-1。图4-16所示为典型色环电容器标识的识读方法。

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图4-16 典型色环电容器标识的识读方法

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