初识电化学电容器

A. 什么是超级电容器？

超级电容器是一种新型的储能装置，由于其相对于传统的平板电容器具有较高的能量密度，而相对于二次电池而言其具有较大的功率密度，因此它常常被描述为能够“bridge the gap between capacitor and battery”。不过在中学阶段，这样的电压在电路中是见不到的，所以都是在击穿电压以下工作的，可以被当做绝缘体看。Maxwell公司公布的超级电容器与锂电池性能对比以及超级电容器的优缺点的对比，

关于超级电容器，有一本很经典的书籍。要想详细了解电容器知识的小伙伴可以仔细阅读一下该书籍。这里主要基于文献阅读的形式来介绍一下电容器的相关知识。

在电源给电容器充电过程中的任一时刻，若电容器所带电荷量为q，则电容器两板间的电压U＝qC。充电电流必然流经内阻r，设内阻r两端的电压为Ur，根据欧姆定律可知E电动势＝U＋Ur。所以不难想象，图6.12中斜直线上方的三角形面积，即为电源电动势做功QE电动势过程中被消耗在内阻r上而转变为焦耳热的能量。测量中，若指针向右摆动后不能再向左回到无穷大位置，说明电容漏电或已经击穿。

问题解决了！旁路旁路电容是为本地器件提供能量的储能器件，它能使稳压器的输出均匀化，降低负载需求。在用电源给电容器充电的过程中，只能有一半的能量被电容器储存，必然有另一半能量消耗在回路的电阻之上。如果电容器储存的能量很多，则消耗在回路电阻上的能量也就同样的多。如果这部分能量全部消耗在电源的内阻上，则对电源十分不利，这也是在充电回路中另外增加限流电阻的原因。

至此，可能还有一个疑问：如果对电容器充电的能量利用率仅有50％，给使用电容器作为电源的电动汽车充电不是会浪费很多电能吗？小容量的电容，通常在高频电路中使用，如收音机、发射机和振荡器中。要知道上面讨论的是用有固定电动势的电源给电容器充电的情况，如果给大容量电容器充电，应该使用可变电动势的电源，这样可以使充电的能量利用率大大提高。

选用电容器的工作电压应符合电路要求。一般情况下，选用电容器的额定电压应是实际工作电压的1.2～1.3 倍。对于工作环境温度较高或稳定性较差的电路，选用电容器的额定电压应考虑降额使用，留有更大的余量才好。若电容器所在电路中的工作电压高于电容器的额定电压，往往电容器极易发生击穿现象，使整个电路无法正常工作。电容器的额定电压一般是指直流电压，若要用于交流电路，应根据电容器的特性及规格选用;若要用于脉动电路，则应按交、直流分量总和不得超过电容器的额定电压来选用。3、电容器在使用选择上，可以用小法拉数的并为大1法拉数的这样做可以使其等效内阻更小。

优先选用绝缘电阻大、介质损耗小、漏电流小的电容器。

补偿电容器是变电所及用户电器设备的主要部件，主要作用是补偿电力系统的无功功率，提高系统的功率因数，改善电源品质，减少线路的无功损耗，提高电网输送电能力，保证发电机的出力和设备的运行能力。由于电网的负荷变化较大，使电容器在运行过程中频繁投切，使用环境条件波动较大，因此，在电力补偿电容器的运行过程中对电力补偿电容器的日常运行维护工作非常重要。电容器电容量的测量在没有专用仪表的情况下可用万用表测量电力电容器的电容量。

电力补偿电容器的安全运行条件

额定电压

电力补偿电容器的额定电压是在电容器的设计制造时确定的正常运行电压，一般电器装置的额定电压是按拟接入的电力系统的额定电压考虑的。运行中的电容器组可允许在超过额定电压的5%的情况下使用；某一个电容器上标有220nJ，表示这个电容器的标称电容量为220nF，实际电容量应220nF±5%之内，此处J表示容量误差为±5%。允许在1.1倍额定电压下短期使用，不准长时间过电压下运行，否则将造成严重的过负荷，引起电容器过热，壳体膨胀，这是不允许的。