两电容器连接时的能量损失初探

电容总损耗电容总损耗是指在电容器中，由于电容器本身的内阻和电介质的损耗，而产生的能量损失。

本文将从电容器的基本原理、内阻和电介质损耗两个方面来探讨电容总损耗的影响因素和计算方法。

电容器是一种用于存储电能的被动元件，它由两个导体板和介质组成。

当电容器接入电源时，电容器会存储电荷，形成电场，从而存储了电能。

但是，电容器的内部存在着内阻，这是由于导体板和导体之间的接触电阻造成的。

内阻会导致电流在电容器内部发生损耗，从而产生热量，这部分能量损失就是电容器的内阻损耗。

除了内阻损耗，电容器的电介质也会引起能量损耗，称为电介质损耗。

电介质损耗是由于电介质的非完美性造成的，当电场作用于电介质时，电介质分子会发生摩擦和碰撞，从而导致能量损耗。

不同的电介质具有不同的损耗特性，比如常见的电解质电容器具有较大的电介质损耗。

电容总损耗是内阻损耗和电介质损耗的总和。

在实际应用中，电容总损耗会导致电容器的温升，影响电容器的工作性能和寿命。

因此，对于一些对电容器的损耗要求较高的场合，选择低内阻和低电介质损耗的电容器是非常重要的。

计算电容总损耗的方法可以通过测量电容器的等效串联电阻来实现。

等效串联电阻是指在交流电路中，用来表示电容器内部损耗的电阻。

可以通过在电容器两端加交流电压，测量电流和电压的相位差，从而计算出等效串联电阻。

通过测量等效串联电阻，可以进一步计算出电容器的内阻损耗和电介质损耗。

为了降低电容总损耗，可以采取以下措施：1. 选择低内阻的电容器，比如采用导体材料优良的电容器，可以降低内阻损耗；2. 选择低电介质损耗的电容器，比如采用高质量的电介质材料，可以降低电介质损耗；3. 控制电容器的工作温度，避免过高的温度对电容器造成损害；4. 优化电路布局，减少电容器与其他元件之间的影响，降低损耗。

电容总损耗是由内阻损耗和电介质损耗两部分组成的。

了解电容总损耗的影响因素和计算方法对于选择和应用电容器具有重要意义。

在实际应用中，我们应该根据具体的需求选择合适的电容器，以最大程度地降低电容总损耗，提高电路的性能和可靠性。

电容器连接中的能量“丢失”问题
第六图书馆
在贵刊第14卷第1期(2006年3月)中刊登了一篇《电容器连接中的能量问题》一文,该文作者根据电荷守恒定律解题后发现:虽然是一个纯电容电路,而且电容器是一个储能元件,不消耗能量,但C1,C2连接后能量损失了0.09J,我认为可作如下解释。

在贵刊第14卷第1期(2006年3月)中刊登了一篇《电容器连接中的能量问题》一文,该文作者根据电荷守恒定律解题后发现:虽然是一个纯电容电路,而且电容器是一个储能元件,不消耗能量,但C1,C2连接后能量损失了0.09J,我认为可作如下解释。

能量问题 电容器 连接 电荷守恒定律 电容电路 储能元件 能量损失 耗能量技术物理教学董世云安徽省肥西师范学校,合肥2312002007第六图书馆
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第六图书馆。

电容器能量损耗说明电容器能量的损耗分为介质损耗和金属损耗两部分。

介质损耗包括介质的漏电流所引起的电导损耗以及介质极化引起的极化损耗等。

金属损耗包括金属极板和引线端的接触电阻引起的损耗。

由于各种金属材料的电阻率不同，金属损耗随频率和温度增高而增大的程度也不同。

电容器在高频电路中工作时，金属损耗占的比例很大。

由于电容器损耗的存在，使加在电容器上的正弦交流电压，与通过电容器的电流之间的相位差不是π/2 ，而是稍小于π/2 ，形成了偏离角δ.δ称为电容器的损耗角。

电容器损耗因数是衡量电容器品质优劣的重要指标之一。

各类电容器都规定了在某频率范围内的损耗因数允许值.在选用脉冲、交流、高频等电路使用的电容器时应考虑这一参数。

电容器的损耗是电容器的一个非常重要的指标，是衡量电容器品质的重要标志，决定着电容的使用寿命和电容器在电路中的作用效果。

定义：电容器在工作过程因发热而消耗的能量叫电容器的损耗。

电容器的能量损耗来自两方面：介质损耗与金属损耗介质损耗包括1、介质漏电流引起的电导损耗2、介质极化引起的极化损耗金属损耗包括1、金属极板与引出线接触电阻产生的损耗2、金属极板电阻产生的损耗3、引出线电阻产生的损耗金属损耗随频率和温度的增高而增大，在高频电路工作时，金属损耗占的损耗比例会很高，这点在电容器应用及生产工艺上特别注意。

由于电容器损耗的存在，使加在电容器的电压与电流之间的夹角（相位角）不是理想的90度，而是偏离了一个δ度，这个δ角就称为电容器的损耗角。

习惯上以损耗角正切值表示电容器的损耗，实际就是电容器消耗的无功功率，于是也可以这样定义：电容器的损耗也指电容器在电场作用下，消耗的无功功率与消耗的总功率的比值其表示式为：电容器损耗角正切值=无功功率÷总功率或电容器损耗角正切值=无功功率×100÷总功率(得出的值为百分比）式中，总功率=无功功率+有功功率有功功率=I有功平方×xc无功功率=I总平方×R=（I漏+ I有功）平方×RR=金属极板与引出线接触电阻+金属极板电阻+引出线电阻。

电容器断路器的导通损耗与能量效率分析电容器断路器作为电力系统中一种常见的开关设备，具有在高电压、高电流条件下快速切断电路的能力，被广泛应用于电力系统的保护和控制。

然而，在实际应用中，电容器断路器的导通损耗和能量效率问题一直是人们关注的焦点。

本文将对电容器断路器的导通损耗和能量效率进行详细分析。

首先，我们来了解一下电容器断路器的导通损耗。

导通损耗是指电容器断路器在导通状态下由于电流通过而引起的能量损失。

导通损耗主要由两部分组成：电容器本身的损耗和导通电阻的损耗。

电容器本身的损耗主要来自介质损耗和电极电阻。

介质损耗是指电容器介质在交流电场作用下发生的能量损耗，主要受介质材料的损耗角正切和电场频率的影响。

电极电阻是电容器内部金属电极的电阻，会导致电流通过时发生能量损耗。

这两部分损耗通常可以通过电容器的损耗因子来表示，损耗因子越大，能量损耗就越严重。

除了电容器本身的损耗，导通电阻的损耗也是导通损耗的重要组成部分。

导通电阻主要包括接触电阻和电容器内部的电阻。

接触电阻是指由于接触面积不均匀或接触不良导致的电阻，会引起电流通过时的能量损耗。

而电容器内部的电阻是指电容器内部金属电极和电解液之间的电阻，同样也会导致电流通过时的能量损耗。

其次，我们来讨论电容器断路器的能量效率。

能量效率是指电容器断路器在导通过程中输入和输出能量之间的比值。

能量效率越高，表示电容器断路器在导通过程中能够更好地转换输入能量为输出能量。

通过减小导通损耗，我们可以提高电容器断路器的能量效率。

提高电容器断路器的能量效率有以下几种方法。

首先，可以采用低损耗的电容器材料，如采用低介电损耗的绝缘材料和低电阻的金属电极。

其次，可以通过优化设计减小接触电阻，如设计合理的接触电极形状、增加接触面积等来降低接触电阻。

另外，合理选择工作条件如降低电容器的工作电压和工作频率，也可以有效地提高能量效率。

此外，对于电容器内部的电阻，可以通过选择合适的电解液和电容器结构来降低。

电容器的能量损耗问题电容器是一种常见的电子元件，用来储存电荷和电能。

然而，在实际使用中，电容器往往会面临能量损耗的问题。

本文将探讨电容器的能量损耗问题及其相关因素，并提出一些解决方案。

一、能量损耗的原因能量损耗是指电容器在电荷储存和释放过程中，产生的能量损失。

主要有以下几个方面的原因：1. 电介质损耗：电容器的基本结构由两个导体板和介质组成。

而介质具有一定的电导率，会导致电荷在储存和释放过程中受到吸收和散射，从而产生能量损耗。

2. 导体电阻损耗：电容器的导体板由金属材料制成，而金属导体具有一定的电阻，这会导致电流在导体中流动时受到一定的阻碍，并产生焦耳热，从而造成能量损耗。

3. 辐射损耗：电容器在工作时会产生电场，而电场会辐射出电磁波，在传输过程中会有能量损耗。

以上是电容器能量损耗的主要原因，下面将探讨如何减少电容器的能量损耗。

二、减少能量损耗的方法1. 选择低损耗的电介质：不同的电介质具有不同的电导率。

在选择电介质时，应选择具有低电导率的材料，以减少电介质损耗。

2. 降低导体电阻：选择导电性能好的金属材料，或者采用多层导体板相互叠加的结构，可以降低导体电阻，减少电阻损耗。

3. 加入阻尼材料：在电容器的结构中加入阻尼材料，如衬垫或涂层，可以吸收部分介质和导体中的能量，减少能量的损耗。

4. 优化电容器的设计：通过优化电容器的结构和尺寸，如增加电极板之间的距离和面积，可以降低电场的辐射损耗。

5. 控制工作温度：过高或过低的温度都可能影响电容器的性能，造成能量损耗。

因此，应控制好电容器的工作温度，避免过热或过冷。

三、电容器能量损耗的应用和发展虽然电容器的能量损耗问题会对电路性能造成一定的影响，但是它在实际应用中仍具有广泛的用途。

电容器被广泛应用于电子电路、电源滤波、储能装置等领域。

对于某些应用场景严苛的领域，如电力系统、高频电路等，人们对减少电容器能量损耗的研究也在不断深入。

随着科学技术的不断进步，人们设计出了一些新型的电介质材料，如有机聚合物、陶瓷薄膜等，在降低电容器能量损耗方面取得了显著的成果。

精讲电容器的能量储存和损耗——高二物理教案2。

一、电容器的基本概念电容器由两个导体板和介质组成，介质可以是空气、石英、陶瓷、聚乙烯等。

电容器的电容量（C）表征了电容器存储电荷的能力，是介质介电常数（ε）与电容器板面积（A），板间距（d）的乘积，即C=εA/d。

在电容器两板间加上电势差（V），就能够储存电荷（Q），Q=CV。

在电路中，电容器可以用来储存电能，起到平滑电路、滤波和存储能量等作用，例如计算机内存、冲击波吸阻电路等。

二、电容器的能量储存在电容器两板间加入电势差，即给电容器充电。

当电容器充满电后，电容器板间会存储一定的电荷Q，对应的电场强度E与电势差V成正比关系，E=V/d。

在充电过程中，电能被转化为电势能，当电容器极板之间的距离d不变时，储存的电势能U=1/2CV²，其中V是电容器接在电路上的电位差（电压），C为电容器的电容值。

电容器的能量储存与电路中其他元件的能量储存机制不同，电容器的储存能量是完全电场能量，不存在磁感应能量等其他能量的贡献。

当电容器的电荷变化时，电势能也会发生变化，能量从电势能转化为电场能，或者从电场能转化为电势能。

因此，电容器储存的能量完全由电场储存。

三、电容器的能量损耗电容器在实际应用中，不可避免地会存在能量损耗，这主要是由电容器内部电阻、外部电路阻抗、内部电介质损耗等因素导致的。

当电容器中存在电流时，电容器中的电阻会吸收部分电能，将电能转化为热能散发出去，导致电容器储存电能的损失。

这部分损耗通常称为电容器的损耗功率，公式为P=I²R，其中I为电容器的电流，R为电容器内部电阻。

电容器损耗功率与电容器的电容值、工作频率、电流大小、温度等因素有关。

另外，电容器还会存在反向漏电，当电容器被过度充电时，电容器内部的电流会倒流，导致电容器内的电荷流失，电容值下降。

此外，电容器还会存在温度效应，当电容器温升时，由于介质介电常数随温度升高而降低，导致电容量下降，电容器电能的损耗也会增加。

电容器的充放电过程中的电荷与电压变化电容器是电路中常见的一种元件，广泛应用于各种电子设备中的电源滤波、信号传输和储能等领域。

在电容器的充放电过程中，电荷与电压会发生变化。

本文将详细介绍电容器的充放电过程，并探讨其中的电荷与电压变化。

电容器充电过程中，最初的状态是电容器中不带电荷，电压为0。

当电容器连接到电源时，电源正极的电荷会流向电容器的一极板，电容器的另一极板则会因此而失去相同量的电荷。

这个过程称为充电过程。

在充电过程中，电容器的电场会逐渐建立起来，电容器的电压会随之增加。

电容器充电的速度取决于充电电路中的电阻大小。

当充电电路中的电阻较小时，电容器充电速度较快；当电阻较大时，电容器充电速度较慢。

根据欧姆定律，充电电路中的电流与电压成正比，与电阻成反比。

因此，充电电路的电流随着时间的推移而逐渐减小，直到最终达到稳定状态。

在稳定状态下，电容器充电完全，电流为零，电压等于电源提供的电压。

放电过程是指当电容器的两端接触器一个电阻时，电容器中的电荷会逐渐耗尽，电压会随之降低的过程。

放电过程中，电容器的电场会逐渐消失，电容器中的电压会逐渐降低。

与充电过程类似，电容器的放电速度也与放电电路中的电阻有关。

当放电电路中的电阻较小时，电容器放电速度较快；当电阻较大时，电容器放电速度较慢。

根据欧姆定律，放电电路中的电流与电压成正比，与电阻成正比。

因此，放电电路的电流随着时间的推移而逐渐减小，直到最终达到稳定状态。

在稳定状态下，电容器放电完全，电流为零，电压等于接入电阻两端的电压。

需要注意的是，在电容器的充放电过程中会有一些能量损失。

这是因为电容器内部的电介质存在着一定的电阻，导致电流通过电介质时会产生热量。

此外，电容器的电极之间也存在着一定的电阻，同样会造成能量损失。

因此，在实际应用中需要考虑到这些能量损失，以提高电容器的效率。

在实际应用中，电容器的充放电过程可以用来储存和释放能量。

例如，电子设备中常使用充电电路将电池中的电能储存在电容器中，当需要使用时再通过放电电路将储存的能量释放出来。

74第45卷 第07期2022年07月Vol.45 No.07Jul.2022水 电 站 机 电 技 术Mechanical & Electrical Technique of Hydropower Station0 引言随着国民经济的发展，电力系统等级和容量不断扩大，系统的短路故障也急剧增加。

断路器作为电网中重要的一次设备，其开断能力直接关系到电网的安全稳定运行。

500 kV断路器一般采用罐式断路器，在断路器主端口并联电容器。

断路器的端口并联电容可以有效的改善断路器端口电压分布，降低断路器端口恢复电压上升率。

在DL/T 596-2021《电力设备预防性试验规》中的断路器电容器试验项目规定了对介质损耗因数的要求：10 kV下的介质损耗因数值：膜纸复合绝缘：tanδ ≤0.25%。

GIS设备为SF6气体绝缘金属封闭开关设备，GIS 断路器端口并联电容安装在断路器隔室内部，在正常检修工作中，GIS 断路器端口并联电容的电容值和介质损耗因数tanδ是无法单独测量的。

在使用正接线测量两端口并联电容串联的电容值和介质损耗因数tanδ时，试验的实际测量为断路器端口并联电容、断路器端口、两侧对地及其他两相和地之间的电容和介损的测量值。

当发现测量的介损或电容量存在异常时，再对断路器解体进行每端口并联电容的检测。

本文通过对某电站断路器的端口并联电容测量时电容及介损量测量结果异常进行分析，找到导致该测量结果异常的因素，并提出解决方案。

1 概述某电站GIS设备是由西安开关电气设备有限公司生产。

有3条进线，3条出线，1条联络线，共17个断路器。

断路器采用卧式双端口,垂直压气式灭弧结构，以SF6作为灭弧介质，并在每个端口处安装并联电容。

该电容为膜纸复合绝缘材料。

图1为断路器内部结构的示意图，该电站GIS设备通过盆式绝缘子分成容量不同的密闭空腔，称为隔室。

隔室内充有SF6气体。

断路器、隔离开关、电压互感器、避雷器、空气/SF6套管采用单独隔室。

换路后两个连接电容电场能量变化分析齐超;王子誉;杨瀚潮;齐赛【摘要】在＂电路理论＂课程暂态分析中,换路后两个电容直接并联,或两个电感直接串联,电容电压和电感电流不再服从换路定律,当电荷与磁链重新分配后满足电荷、磁链守恒,但静电场能量与磁场能量均有损失,看似系统能量不守恒。

本文将从串联暂态电量、串联稳态电压整体、并联稳态电压分体和功率密度等角度分析了能量变化,最终从线损耗和电磁辐射两方面解释了静电能的损失。

%During transient state analysis of Circuit Theory course,after switching if two capacitances are in parallel or two inductances are in series,neither the capacitor voltage nor the inductance current will obey the switching law.Capacitive charge conservation and magnetism chain conservation still stand after redistribution,however,both the electrostatic energy and magnetic energy have losses which seems the system is non-conservation.This paper mainly concentrates on the energy analysis of the circuit which has only two capacitances after switching from the point of view of series transient signal,whole series steady-state voltage,individual parallel steady-state voltage and power density and then analyze the loss of the electrostatic energy in terms of line losses and electromagnetic radiation.【期刊名称】《电气电子教学学报》【年(卷),期】2011(033)004【总页数】3页(P38-40)【关键词】静电场能量;暂态过程;等效电路;功率密度【作者】齐超;王子誉;杨瀚潮;齐赛【作者单位】哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨工业大学,黑龙江哈尔滨150001;黑龙江电力职工大学,黑龙江哈尔滨150030【正文语种】中文【中图分类】O4410 引言我们现在讨论在如图1所示的两个电容相连的情况下,t=0时刻开关闭合,带电量为Q1的电容器C1与另一带电量为Q2的电容器C2将并联。