在電路設計中,極性電容和無極性電容有何區(qū)別?

2023-10-24 10:55

4個回答
在純交流電路中,只能使用大賀無極性電容器。

在直流電壓疊加交流信號的電路中,且能保證疊加后的最低電壓不會成為負值,就可以使用有極性的電容器。

在容量相同的情況下,有極性的電容器的體積和成本都遠小于無極性的電容器,所以需要較大的電容量情況下,電容器的體積是一個較大的矛盾,能用無極性的電容器的場合,都自然會用有極性的電容器替代,不僅解決了體積問題喊沒,成本也低很多,何其不樂。

大電容可以濾除較低頻率以上的交流信號,小電容則只能濾除較高頻率以上的信號。需要多大的電容滾滲派器,需要根據(jù)欲濾除信號的頻率和需要濾除的分貝來確定。
功能上是一樣的。主要區(qū)別是在容量上,受材料結(jié)構(gòu)的影響,一般無極性電容的容量都比較小,一般在10uF以下,而極性電容的容量普遍較大。
比如在進行電源濾波的時候,你不得不使用大容量的極性電容。
電路設計的一個基本原則就是要求設計者充分了解和掌握現(xiàn)實中的元器件,所用的元器雀鄭件盡量是標準件,通用件,最好是市場上最普通的型號(元器件的通用性越好,采購越容易,供貨商產(chǎn)量越大,采購成本越低)。對于圖紙中隱缺所用元器件,要是只有定做才能獲得的材料,其成本肯定不低。如果是定做都不能獲得,那這張設計圖就等同于廢紙。
PS:你說的只是電源退耦電容,大電容適合濾除低頻信號,小電容濾除高頻信號(原理見電路基礎,容抗與頻率的關系部分)。
不過退耦僅僅是電容的一個作用,電容還有其他作用,不同種類的電容特性,用法都有很大差異,原理圖上的電容只是一個符號而已,背后的技巧多著呢。這方面跟經(jīng)驗很有頃攜頌關系,不可能速成,只能通過實踐慢慢積累。
總的來說,在兩個導體之間只要有電場存在就會在這兩個導體間產(chǎn)生電容,而這個電容的容量有多大,跟兩導體之間的電場強度、距離、電介質(zhì)和電源的頻率有關。在電子電路中,如果電壓和頻率、電容器的容量、電容器的“品質(zhì)因數(shù)”以及安裝條件已經(jīng)設定不變的情況下,選用何種材質(zhì)的電容器就成了決定性因素了。
電容器在電子電路中主要是作;信號的偶合、RC電路中伏安特性的微分如積分、振蕩電路中的“槽路”、旁路和電源濾波等。
電容器的種類劃分是按電容器里面的電介質(zhì)來區(qū)分的,有;
1.空氣電容器;用空氣作電介質(zhì)的電容器,如;收音機里面“調(diào)諧”用的可變電容器
2.紙質(zhì)電容器;用一種專用的電容紙做電介質(zhì)的電容器。
3.電解電容器;用電解質(zhì)作電介質(zhì)的電容器。
4.云母電容器;用天然的云母作電介質(zhì)的電容。
5.瓷片電容器;用單層陶瓷材料作電介質(zhì)的電容器。
6.獨石電容器;也是用陶瓷材料作電介質(zhì)的電容器,為了解決單層瓷片電容器容量小的缺點,實際就是用多個瓷片電容串聯(lián)起來的電容器;
7.滌綸功電容器;用尼龍材料作電介質(zhì)的電容器。
8.鈮電容器;它用金屬鈮[ní]做正極,用稀硫酸等配液做負極,用鈮表面生成的氧化膜做介質(zhì)制成的一種電容器
9.鉭電容器;是一種用金屬鉭(Ta)作為陽極材料而制成的一種電容器。
10.繞線式電容器;是一種用金屬絲繞在電介質(zhì)上作電極的電容器,可用改變金屬絲的匝數(shù)的辦法來調(diào)整電極面積大小從而指輪棚調(diào)整容量的大小。
11.油浸紙質(zhì)電容器;用一種中性砊物油來做電介質(zhì)的電容器,多用在電力系統(tǒng)。
......
電容器又分;固定電容、可變電容和可調(diào)電容三種。
大多是做成固定容量不變的。
可變電容;可在一定的容量范圍內(nèi)自由調(diào)節(jié)的電容器,如;收音機里可以手動調(diào)諧選臺用的那就是可變電唯則容
可調(diào)電桐謹容(也稱半可變電容);在一定的范圍內(nèi)可調(diào)整的電容器,如;瓷介微雕電容和線繞電容。
不能說“容量大的電容就有極性”,這點說錯了,比如,用在電力系統(tǒng)中做相位角調(diào)整和用在啟動電絡中做消弧用的電容,容量有時做得很大,但是不分機性的。
電解電容不論容量大小都分極性。鈮電容和鉭電容不論容量大小都分極性。這點請大家一定要注意。
1、原理上相同。
(1)都是存儲電荷和釋放電荷;
(2)極板上的電壓(這里把電荷積累的電動勢叫電壓)不能突變。
(3)區(qū)別在于介質(zhì)的不同、性能不同、容量不同、結(jié)構(gòu)不同致使用環(huán)境和用途也不同。反過來講,人們根據(jù)生產(chǎn)實踐需要,實驗制造了各種功能的電容器來滿足各種電器的正常運行和新設備的運轉(zhuǎn)。隨著科學技術的發(fā)展和新材料的發(fā)掘,更優(yōu)質(zhì)、多樣化的電容器會不斷涌現(xiàn)。
2、介質(zhì)不同。
介質(zhì)就是電容器兩極板之間的物質(zhì)。有極性電容大多采用電解質(zhì)做介質(zhì)材料,通常同體積的電容有極性電容容量大。另外,不同的電解質(zhì)材料和工藝制造出的有極性電容同體積的容量也會不同。再有就是耐壓和使用介質(zhì)材料也有密切關系。無極性電容介質(zhì)材料也很多,大多采用金屬氧化膜、滌綸等。由于介質(zhì)的可逆或不可逆性能決定了有極、無極性電容的使用環(huán)境。
3、性能不同。
性能就是使用的要求,需求最大化就是使用的要求。如果在電視機里電源部分用金屬氧化膜電容器做濾波的話,而且要達到濾波要求的電容器容戚肆余量和耐壓。機殼內(nèi)恐怕也就只能裝個電源了。所以作為濾波只能使用有極性電容,有極性電容是不可逆的。就是說正極必須接高電位端,負極必須接低電位端。一般電解電容在1微法拉以上,做偶合、退偶合、電源濾波等。無極性電容大多在1微法拉以下,參與諧振、偶合、選頻、限流、等。當然也有大容量高耐壓的,多用在電力的無功補償、電機的移相、變頻電源移相等用途上。無極性電容種類很多。
4、容量不同。
同體積的電容器介質(zhì)不同容量不等。
5、結(jié)構(gòu)不同。
原則上講不考慮尖端放電的情況下,使用環(huán)境需要什么形狀的電容都可以。通常用的電解電容(有極性電容)是圓形,方型用的很少。無極性電容形狀千奇百變。像管型、變形長方形、片型、方型、圓型、組合方型及圓型等等,看在什么地方用了。當然還有無形的,這里無形指的就是分布電容。對于分布電容在高頻和中頻器件中決不可忽視。
理想的電容,本來是沒有極性的。但是在實際中,為了獲得大容量,就使用了某些特殊的材料和結(jié)構(gòu),這就導致了實際的電容有些是有極性的。常見的有極性電容有鋁電解電容,鉭電解電容等。電解電容一般是容量相對比較大的。如果要做一個大容量的無極性電容,就沒那么容易了,體積會變得很大。這就是為什么在實際的電路中,為什么會有那么多的有極性電容了——因為它體積比較小,同時又因為這樣的電路中電壓只有一個方向,所以有極性的電容就能派上用場。我們使用有極性的電容,就是避開它的缺點,利用它的優(yōu)點。我們可以這樣來理解:有極性的電容實際上是一個只能按一個電壓方向使用的電容。而無極性的電容,則兩個電壓方向都能使用。因此,單從電壓方向這一點上來說,無極性的電容是比有極性的電容要好的。
電解電容器,最基本的結(jié)構(gòu)是有極性的。這是由生產(chǎn)工藝決定的。電解電容的原理特性,跟無極性電容比較,容易用較少的材料和較小的體積實現(xiàn)大容量。但是由于有極性,只能在帶有一定直流分量應用,不宜用于純交流,并且電解電容的極性要順應直流分量的方向,不能反接使用。
電解電容器的另類品種,是無極電解電容器。這種電解電容器也能象普通無極性電容那樣用于純交流,并且相同體積下比電容器可以做得更大容量,但體積要比相同容量的有極電解要大一倍左右。由于畢竟是電解電容的技術,所以它的交流特性不能完全雹野跟電容看齊,界于電容與電解之間。相對于電容和有極電解電容,無極電解電容使用條件比較苛刻。而應用時要更多地把它當電解來看待。
從上面的分析可以看出來,使用無極性的電容代替有極性的電容是完全可以的——只要容量、工作電壓、體積等能滿足要求即可替換。
有極性電容是指電解電容一類的電容,它是由陽極的鋁箔和陰極的電解液分別形成兩個電極,由陽極鋁箔上產(chǎn)生的一層氧化鋁膜做為電介質(zhì)的電容.由于這種結(jié)構(gòu),使其具有極性,當電容正接的時候,氧化鋁膜會由于電化反應而保持穩(wěn)定,當反接的時候,氧化鋁層會變薄,使電容高滾容易被擊穿損壞.所以電解電容在電路中必須注意極性.普通的電容是無極性的,也可以把兩個電解電容陽極或陰極相對串連形成無極性電解電容。
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