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電容器在電子電機系統中有許多種用途。

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當電容器和其充電線(xiàn)路分離后,電容器會(huì )儲存能量,因此可作為電池,提供短時(shí)間的電力。電容器常用在配合電池使用的電子設備中,在更換電池時(shí)提供電力,避免儲存的資料因沒(méi)有電力而消失。

電容器也常用在電源供應器中,可緩和全橋或半橋整流器的輸出。電容器也可用在電容泵浦(charge pump)電路中,儲存能量,以產(chǎn)生比輸入電壓更高的電壓。

在許多的電子設備及較大的電力系統〔如工廠(chǎng)〕中,為了提供信號電路或控制電路一個(gè)“干凈的”的電源,常將電容器和電源電路并聯(lián)。如音響系統會(huì )用數個(gè)電容去除由電源線(xiàn)上傳來(lái)60Hz的訊號。電容可儲存直流的電源,同時(shí)使電源電路產(chǎn)生的交流電流一個(gè)旁路的路徑。在車(chē)用音響系統中,就常使用電容器來(lái)補償蓄電池瞬時(shí)輸出功率的不足。

功率因數更正(改善)

電容器可使用在需要功率因數更正的場(chǎng)合中,在這種情形時(shí),常常是三個(gè)電容器配合三相的負載使用。此時(shí)電容器的單位不用法拉計算,而是使用無(wú)效功率(Reactive Power),單位為乏(VAr)。加入電容器的目的是因抵消馬達或日光燈等電感性負載的影響,使負載盡量接近電阻性負載。

VAr = V2 × 2 π f C

上述公式中 V:電壓(V), f:頻率(Hz), C:電容量(F)

如改使用千乏(KVAr)與微法拉(μF)為單位,則公式變成:

KVAr = V2 × 2 π f C × 10-6 ÷ 1000 = V2 × 2 π f C × 10-9

過(guò)濾、濾波

信號耦合

由于電容器阻隔直流信號通過(guò)的特性,電容器常用來(lái)過(guò)濾信號直流的部分,只留下交流的信號,稱(chēng)為交流耦合(有時(shí)也會(huì )用變壓器來(lái)達到類(lèi)似目的)。用在交流耦合用途的電容器會(huì )有較大的電容量,其電容值不需很精確,但在信號交流成份流過(guò)時(shí),電容需有低的感抗值。為這種用途被設計成適合穿過(guò)一個(gè)金屬控制板的電容,被稱(chēng)為穿心電容,在電路圖上穿心電容與其他電容器的符號有細微的差別。

在顯卡上的電容器

噪聲過(guò)濾器、馬達啟動(dòng)器、及減震緩沖器

當電感有電流流過(guò),而瞬間開(kāi)關(guān)開(kāi)路時(shí),因開(kāi)關(guān)無(wú)法流過(guò)電流,電感電流瞬間降到零,會(huì )在開(kāi)關(guān)或繼電器兩端產(chǎn)生高電壓。若電感較大時(shí),其能量會(huì )產(chǎn)生火花,使得接點(diǎn)氧化或熔化接合,或造成固態(tài)開(kāi)關(guān)的損壞。若在開(kāi)關(guān)旁并聯(lián)緩沖電容(Snubber capacitor),可以在開(kāi)關(guān)開(kāi)路時(shí),提供電感電流路徑通過(guò),可以延長(cháng)開(kāi)關(guān)的壽命。例如在汽車(chē)點(diǎn)火系統的斷路器就會(huì )并聯(lián)一緩沖電容。

在功率較小的系統中,產(chǎn)生的火花不會(huì )造成開(kāi)關(guān)損壞,但產(chǎn)生的高電壓會(huì )產(chǎn)生射頻干擾(Radio Frequency Interference, RFI),若加裝緩沖電容即可減少因開(kāi)關(guān)開(kāi)路帶來(lái)的干擾。緩沖電容一般會(huì )串聯(lián)低阻值的電阻,可以消耗能量及降低射頻干擾。

感應馬達需要一個(gè)隨著(zhù)時(shí)間變化其角度的旋轉磁場(chǎng),才能正常工作。三相感應馬達可以直接由三相電源產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng),若是單相感應馬達,則需在啟動(dòng)時(shí)加裝一電容器,利用電容器和馬達電感的相位差產(chǎn)生旋轉磁場(chǎng),使馬達啟動(dòng),此電容稱(chēng)為啟動(dòng)電容。

信號處理

儲存于電容器中的能量可用來(lái)表達信息,如電腦中的二進(jìn)制形式,或開(kāi)關(guān)電容電路與“水桶隊列延遲線(xiàn)”(bucket-brigade delay lines)中的模擬形式。電容器可被應用在模擬電路中做為積分器(integrators)或更復雜濾波器的組件,也用在負反饋環(huán)路穩定性中。信號處理電路也用電容器對電路信號求積分(integral)

調諧電路

電容器及電感器在調諧電路中用來(lái)選擇固定頻率范圍內的信號。例如,收音機的接收器就利用可變電容器來(lái)調整接收的頻率。

收音機接收器接收的頻率是電感(L)和電容(C)的函數,其式如下:

此頻率是RLC串聯(lián)電路的共振頻率。

電容器的其他作用

傳感器應用

電容器的應用多半不會(huì )改變其物理結構,而是利用電容器的特性來(lái)改變電壓或電流。不過(guò)在固定電壓下,若改變介電質(zhì)的物理特性或電子特性,電容器也可用在傳感應用上。若使空氣可以滲透到電容器的介電質(zhì)中,可用電容器測量空氣的濕度。用可撓性的平板制作的電容器則可測量應力或壓力。在電容式麥克風(fēng)中,電容一端可隨空氣壓力而位移,另一端固定,則可用電容作為聲音的傳感器。

有些加速計使用芯片上蝕刻的微機電電容來(lái)測量加速度的方向及大小。如此用在傾斜儀或汽車(chē)安全氣囊的傳感器中,測量加速度的變化。

脈沖功率及武器應用

電感值低、耐高電壓的大電容組 (capacitor banks) 常用來(lái)提供脈沖功率應用需要的大電流。這類(lèi)的應用包括了電磁成形 (electromagnetic forming)、Marx 脈沖發(fā)生器、脈沖激光(尤其是 TEA激光)、脈沖成形網(wǎng)絡(luò )、雷達、核聚變研究及粒子加速器。

大型電容組被用做橋梁爆破炸藥、核武器里面的起爆裝置和其他特殊武器里面。利用電容組作為電磁式裝甲 (electromagnetic armour )、動(dòng)能混合型彈藥(railguns)和軌道一線(xiàn)圈混合發(fā)射器的電源的試驗性工作正在進(jìn)行。

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