交流电路中的电容

介绍

当DC电源电压施加到电容器上时，电容器将缓慢充电，最后达到完全充电的位置。此时电容器的充电电压等于电源电压。这里，只要施加电压，电容器就充当能量来源。电容器don’t allow current (i) through them after they fully charged.The current flowing through the circuit depends on the amount of charge in the plates of capacitors and also the current is directly proportional to the rate of change of voltage applied to the circuit. i.e. i = dQ/dt = C dV(t)/dt.

如果AC电源电压被施加到电容器电路，则电容器电荷并根据电源电压的频率连续排出。交流电路中电容器的电容取决于所施加的电源电压的频率。在AC电路中，电容器在电源电压相对于时间连续变化时允许电流。

AC电容器电路

在上述电路中，我们观察到电容器直接连接到AC电源电压。这里，电容器根据电源电压的变化连续充电和放电，因为交流电源电压值不断增加和减小。我们都知道流过电路的电流与所施加电压的变化率成正比。

这里，如果供电电压从正半周期越过它的值到负半周期，充电电流就有它的高值，反之亦然。即在0^0.和180年^0.在正弦波信号中。当正弦波中的电源电压在其最大值或最小峰值（VM）上交叉时，通过电容器的电流具有其最小值。因此，我们可以说，流过电路的充电电流根据正弦波的电源电压电平而最大值或最小。

交流电容量相图

AC电容的相位图如上图所示，这里的电压和电流以正弦波形式表示。在上图中，我们观察到在0时^0.由于电压正向缓慢增加，使充电电流达到最大值。在90^0.没有电流流过电容器，因为在这一点电源电压是在其最大峰值。

在180^0.指向电压缓慢降低到零，电流在负方向上的最大值。再次充电达到其最大值360^0.，因为此时电源电压处于最小值。

从上图的波形我们可以看到，电流领先电压90^0.。因此，我们可以说，在理想的电容器电路中，交流电压滞后于90^0.。

电容电抗

我们知道流过电容器的电流直接成比例施加电压的变化率，但电容器还提供了一种与与电阻相同的电流的某种形式的电阻。AC电路中的电容器的这种电阻被称为电容电抗或通常称为电抗。电容电抗是电容器的特性，其与交流电路中的电流流相反。它用符号XC表示，并以与相同的电阻相同的欧姆测量。

我们需要一些额外的能量来给电路中的电容充电。这个值与电容值和电源电压频率成反比。

XCα1/ C和XCα1/ F。

容性电抗的方程及影响容性电抗的参数如下。

容抗,

XC = 1/2π fc = 1/ωC

这里，

XC =电容器电抗

f = Hz中的频率

C = FARADS中电容器的电容

ω（omega）=2πf

从上面的等式中，我们理解，电容电抗高，其中频率和电容值处于低并且在该阶段，电容器充当完美的电阻器。如果电源电压的频率很高，则电容器的电抗值低，并且在该阶段电容器上也用作良好导体。根据上述等式，如果频率是无穷大，则电抗值是零，并且电抗值是无穷大的，其中频率为零。

对频率的容抗

上图显示了电源电压，电流和频率之间的关系。在这里，我们观察到，如果频率低，则电抗高。充电电流随频率的增加而增加，因为电压的变化率随时间而增加。电抗处于无限值，频率为零，反之亦然。

交流电容例1

找到流过电路的电流的RMS值，该电路具有连接到660V和40Hz电源的3UF电容。

容抗,

XC = 1/2πfC

这里，

f = 40赫兹

c = 3uf.

Vrms v = 660

现在，

Xc = 1/(2 × 3.14 × 40hz × 3 × 10⁶）=1326Ω

IRMS = VRMS / XC = 660V /1326Ω= 497mA

例2:交流电容

找到流过电路的电流的有效值有5uF电容连接到880V和50Hz的电源。

容抗,

XC = 1/2πfC

这里，

f = 50赫兹

C = 5佛罗里达大学

VRMS = 880V

现在，

XC = 1 /（2×3.14×50Hz×5×10-6）=636Ω

IRMS = VRMS / XC = 880V /636Ω= 1.38A

从上述两个例子中我们可以实际观察到电容器的电抗与电源电压的频率成反比关系。在例1中，频率为40HZ时，电抗为1326Ω，但频率增加到50HZ时，电抗值减小为636Ω，如例2所示。因此很明显，一个电容的电抗是与频率和电容成反比的。