電容“隔直通交”,那接電源兩側不就短路了?

前幾天發過一篇頭條,題目是《 》。其中有一位有心的讀者提出了下面這個問題,一下子還真讓我懵了。

電容“隔直通交”,那接電源兩側不就短路了?

(《電容櫃,你真的理解嗎?》的一則評論)

電容,大家都知道它的本質就是“隔直通交”。那電容櫃裡的電容為什麼沒有短路呢?

1、電容是如何接線的?

要解釋這個問題,我們先來看一下電容櫃的接線圖。

電容“隔直通交”,那接電源兩側不就短路了?

(電容櫃的接線圖)

我們可以看到圖中的電容櫃是三角形接法。三角形接法,就是三相電容器,其電容器的技術很成熟,成本較低,使用廣泛,接線簡單,做合補用,就是三相同時補償的場合,通常在低壓電容櫃中經常用到。

這種接法,從接線圖中就能夠看到,電容櫃是直接接在線電壓的兩端的。我們簡化一下,就是下面這樣。

電容“隔直通交”,那接電源兩側不就短路了?

(電容接線簡化圖)

很明顯,只要斷路器一合上,那電容就是直接接在A相和B相上了,承受的是線電壓。

注意:現實中電容櫃電容的接線並非真正直接接在電源兩端的,還有交流接觸器、熔斷器、電抗等。

2、這樣的電容短路了嗎?

電容是一種能夠儲存電場能量的動態元件。在直流電路中,電容表現為開路,也就是通常所稱的“隔直通交”。書本中講到電容時的電路是這樣的。

電容“隔直通交”,那接電源兩側不就短路了?

對,如你所見,書本上也是這樣畫的,直接將電容短接在電源兩側,跟我在第一部分畫的簡易圖一模一樣。

所以,關於文章一開始的問題,答案已經很明顯了——電容本來就是這麼接的!電容“隔直通交”的特性並沒有錯,但是並不等同於一根導線,而更像是一個負載。如果是一根導線,直接接在電源兩端,那無疑就是短路了,是絕對禁止的。但是,電容接在電源兩側,會進行充放電,充放電的時候會有電流,形成通路,電容就是這麼工作的。

到這裡,問題已經解開。

再次注意一下,以上為理想模型,現實中的電容器並非真的直接接在電源兩側的。

3、那麼,電容會短路嗎?

毫無疑問,當然會。

我們找個常用的電容器的銘牌來對照一下,因為這種電氣元件的銘牌上通常都標明瞭正常工作情況下的參數或者極限工作情況下的參數。

電容“隔直通交”,那接電源兩側不就短路了?

(常用電容器銘牌)

  • 額定電壓:400V,表示正常工作時的電壓,說明是低壓電容器。
  • 額定頻率:50Hz,這個就是工頻,沒什麼問題。
  • 額定容量:30kvar,表示這個電容器工作時最多能夠提供30kvar的補償電容量。
  • 額定電容:597μF,表示這個電容器的電容有這麼多。
  • 額定電流:43.3A,表示這個電容器最大運行的電流。
  • 接線方式:三角形,這就是我一直在講的三角形接法。

這就是常用電容器的銘牌參數,當電壓過大或者電流過大,都會使電容器毀壞。其中電壓過大可能導致電容器內部的絕緣損壞,從而電容器被擊穿形成短路。電流過大,會使電容器發熱燒燬。

電流過大的很大一個原因,就是諧波。諧波,就是電網中頻率高於基波的電壓部分,因為頻率高,所以電容器的阻抗就小了,就容易出現電流過大。從結果來看,就是諧波電流被電容器放大了。

另外,銘牌最下面那句警告,非常重要:斷開電源5分鐘後才能觸及!

——END——

從這個問題給我的感觸是,電這個東西太深奧了,我只有不斷地學,以期擴大一些我對它的認知邊界。

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