03.06 為什麼有人說大電容要加限流電阻?限流電阻該怎麼選?

叢偉139


電容有其兩端電壓不能突變的特性,但是其流過的電流是可以突變了。

這與電感的性質剛好相反,對於電感,流過的電流不能突變,其兩壓的電壓可以變變。

當在電容兩端施加瞬間電壓時,電容相當於短路。
流過電容電容間電流為電源電壓除於與其相串聯的電阻。

如果不加限流電阻,與之相串聯的電流僅有導線電阻以及電容本身的等效串聯電阻。

導線電阻非常小,一般為毫歐級別,可忽略不計,而等效串聯電阻也比較小,可在電容的規定書中找到相應的數值。在上電瞬間的等效電路圖如下:

與等效串聯電阻相比,負載的阻抗可以忽略不計,根據瞬間電流=電壓/(導線電阻+等效串聯電阻),以12V的電源電壓為例,瞬間電壓可以高達120A。

根據電容兩端的電壓公式:

u(t)=u0*(1-exp(-t/(R*C)),

可以知道,流過電容的電流為:

i(t)=C*du/dt=u0/R*(-t/(R*C);

隨著充電的進行,流經電容的電流以指數形式降低,當充滿電時,流經電容的電流為0,電容處於開路狀態。

如果沒有限流電流,通過電容經過整個迴路的電流可能高達正常工作電流的幾十,上百倍。

瞬間的大電流會產生非常強大的電磁干擾,影響其它電器的正常工作,造成電器損壞,基於損害人的身體健康。

可如果迴路中有一些機械觸電(比如開關觸點、繼電器觸點等),瞬間電流可以會將這些觸點熔接在一起,造成開關不能正常通斷。

由瞬間電流=u/R, 再根據整個迴路斷路器等保護器件的過流能力,觸點承受過流的能力,選擇串聯電阻的大小。

同時還要考慮整個電路的上電時間要求,電阻越大,瞬間電流越小,但是電容兩端充電時間越長,與之相併聯的負載兩端的電壓充電時間也越長,通過串聯電阻*電容容量C得到時間常數,可以估算出負載上電的時間。

此外,還需要通過積分算出整個上電過程串聯電阻消耗的能量,根據這個能量選擇相應功率的電阻。


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