原创 电容电气特性

我们之中大多数具有零件知识的人都知道陶瓷电容(ceramic capacitor)可以发出声音，或是用於机械与电压的转换(mechanical-to-voltage converters)。但金属化薄膜(metalized film)呢？
　　在《为什麽都是垃圾？(热泵版)(Why is everything junk? (Heat-pump edition)》这篇文章中，我回顾与分析了我的热泵系统的电子和功能特性，以及所导致与电磁炉相关的问题。我假设在240V交流线路上放置一些电容，可以透过吸收热泵产生的干扰音频线路噪音来解决我的问题。嗯，我终於尝试这麽做了，结果是不一定。
　　

图1 15μFX2(交流线额定)电容组件

　　对於我的初次尝试，我将电容组件连接到一对备用的断路器极点。在将断路器翻转後，我马上注意到电容发出惊人的高声波杂讯！这令人担心，不过并没有爆出火花、爆炸，或甚至变热。
　　但是它具有预期的电磁炉静音效果？只有一点效果。
　　所以...它正在运作，但效果不是很大。我接下来将电容与炉子的断路器的输出端并联(尽管无法永久地将两根电线连接到同一个断路器)。这一次，炉子的静音效果更为显着，但还是没有什麽可提的。

　　图2 电容阻抗与频率：在10μF和30μF线之间进行插补，在1kHz~20kHz频段范围内，阻抗介於0.5Ω~10Ω，我们距离250kHz自谐振(self-resonance)有足够远的距离，电容的阻抗接近於理想值。(p/n：B32926D3156K；图片：TDK/Epcos)。
　　以下是一些电容的图表作为参考：
　　使用Epcos可能是为了帮助解释图3。我需要测量通过电容的电压或电流(藉由示波器(scope)/FFT)，以清楚地了解发生了什麽事情。但是回到可怕的电容声响，我做了一些研究，当然，制造商的应用说明中有提到：
　　**6.4蜂鸣噪音(Buzz noise) 在交流的状态下，由於电极之间存在相反极性的库仑静电力(Coulomb force)，薄膜电容器经由薄膜的机械振动而产生嗡嗡声。如果施加的电压波形呈现失真和/或高频谐波，则嗡嗡声会变大。
　　

图3 允许交流电流通过的电容：外推至60Hz、回流约1.5安培(A)。XC @ 60Hz为177欧姆(Ω)。在240 VAC，电流为1.4安培(A)，没有太多空间提供给更高频噪音电流(noise current)。推测是该曲线仅适用於单频零件(single frequency component)，而且必须以某种方式「整合」整个频带的电流。 (图片：TDK/Epcos)。
　　嗡嗡声不会影响到电容的结构，也不会影响电子特性或可靠性。
　　假设电容稍微但可显着地使炉子安静下来，我猜想并联几个电容可能会大大改善。此外，我可以将电容放在地下室电箱的线路负载端(load-end)附近，这将提供约5公尺的接线阻抗(wiring impedance)，在滤波方面可带来帮助。
　　我必须确认电容不会产生「运作成本」。理论上，纯电容性负载不会转动电表，但众所周知，理论和实际情况总是不同。