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电容“隔直通交”,那接电源两侧不就短路了?

前几天发过一篇头条,题目是《》。其中有一位有心的读者提出了下面这个问题,一下子还真让我懵了。

电容“隔直通交”,那接电源两侧不就短路了?

(《电容柜,你真的理解吗?》的一则评论)

电容,大家都知道它的本质就是“隔直通交”。那电容柜里的电容为什么没有短路呢?

1、电容是如何接线的?

要解释这个问题,我们先来看一下电容柜的接线图。

电容“隔直通交”,那接电源两侧不就短路了?

(电容柜的接线图)

我们可以看到图中的电容柜是三角形接法。三角形接法,就是三相电容器,其电容器的技术很成熟,成本较低,使用广泛,接线简单,做合补用,就是三相同时补偿的场合,通常在低压电容柜中经常用到。

这种接法,从接线图中就能够看到,电容柜是直接接在线电压的两端的。我们简化一下,就是下面这样。

电容“隔直通交”,那接电源两侧不就短路了?

(电容接线简化图)

很明显,只要断路器一合上,那电容就是直接接在A相和B相上了,承受的是线电压。

注意:现实中电容柜电容的接线并非真正直接接在电源两端的,还有交流接触器、熔断器、电抗等。

2、这样的电容短路了吗?

电容是一种能够储存电场能量的动态元件。在直流电路中,电容表现为开路,也就是通常所称的“隔直通交”。书本中讲到电容时的电路是这样的。

电容“隔直通交”,那接电源两侧不就短路了?

对,如你所见,书本上也是这样画的,直接将电容短接在电源两侧,跟我在第一部分画的简易图一模一样。

所以,关于文章一开始的问题,答案已经很明显了——电容本来就是这么接的!电容“隔直通交”的特性并没有错,但是并不等同于一根导线,而更像是一个负载。如果是一根导线,直接接在电源两端,那无疑就是短路了,是绝对禁止的。但是,电容接在电源两侧,会进行充放电,充放电的时候会有电流,形成通路,电容就是这么工作的。

到这里,问题已经解开。

再次注意一下,以上为理想模型,现实中的电容器并非真的直接接在电源两侧的。

3、那么,电容会短路吗?

毫无疑问,当然会。

我们找个常用的电容器的铭牌来对照一下,因为这种电气元件的铭牌上通常都标明了正常工作情况下的参数或者极限工作情况下的参数。

电容“隔直通交”,那接电源两侧不就短路了?

(常用电容器铭牌)

  • 额定电压:400V,表示正常工作时的电压,说明是低压电容器。

  • 额定频率:50Hz,这个就是工频,没什么问题。

  • 额定容量:30kvar,表示这个电容器工作时最多能够提供30kvar的补偿电容量。

  • 额定电容:597μF,表示这个电容器的电容有这么多。

  • 额定电流:43.3A,表示这个电容器最大运行的电流。

  • 接线方式:三角形,这就是我一直在讲的三角形接法。

这就是常用电容器的铭牌参数,当电压过大或者电流过大,都会使电容器毁坏。其中电压过大可能导致电容器内部的绝缘损坏,从而电容器被击穿形成短路。电流过大,会使电容器发热烧毁。

电流过大的很大一个原因,就是谐波。谐波,就是电网中频率高于基波的电压部分,因为频率高,所以电容器的阻抗就小了,就容易出现电流过大。从结果来看,就是谐波电流被电容器放大了。

另外,铭牌最下面那句警告,非常重要:断开电源5分钟后才能触及!

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