馬達小教室:電容 ( I )

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由於要介紹單相感應馬達,其中電容扮演重要的角色,因此得先說明電容。

電容基本上只在單相感應馬達當中,扮演舉足輕重的角色;但對其它類型的馬達而言,電容都是附加在電控系統當中的被動元件,與馬達沒有太直接的關係,因此很少會聽到馬達業界在特別討論電容的問題。另一個可能會談到的,就是永磁馬達生產時會使用的充磁機,當中電容也是重要元件。

電容對筆者而言,習慣把它類比為水塔,而且是放在樓頂的水塔;因此它會有兩個效果,其中一個是增強水壓。當水塔的高度越高,低樓層就會覺的水壓越大,如同看到瀑布的感覺一樣,高低落差越大,下方的水勢跟水花就越大。電容也同樣有這效果,會提高電壓位準,也就是升壓的效果;實際上還有些使用條件,但在此就先不深究。

第二點在電路學中用的名詞是超前,主要是跟電感的落後作對比;意思是裝了電容,會讓電流領先電壓,裝了電感會讓電流落後電壓。不過這說法跟用詞,其實不好理解;不彷想成,當停水時,家中的水塔會讓停水這件事,有一種延後的感覺,甚至沒把水塔的水用光之前,不會發現停水。只是在交流電的狀態時,由於是反覆的變化,這次的延遲,從下一次看起來,就變成超前了。

水塔與電容

水塔與電容

因此在最表相的認知當中,把電容做為一個會提高工作電壓,而且會讓電流領先電壓的特殊裝置;就是升壓與電流超前,這兩件事。

在選擇電容時,有以下幾點要注意
1. 電壓型態:交流(AC)、直流(DC)
2. 電壓值:基本上會挑工作電壓的1.2~2倍
3. 容量大小:電容的單位為法拉(F)
4. 防爆型:電容是會爆炸的,因此有防爆型可以作選擇
5. 充放電能力
6. 寄生電阻

其中第5跟6點,是超級電容才會比較會在意的,算是隱性的電容特質差異,前三點則是一定要注意的參數,第4點則是看客戶是否有要求,防爆型的外觀尺寸較大,對空間需求較多,但對馬達業界來說,已是標準規範了。其它,如電源頻率及環境溫度,也大多有標準的適用範圍,除非有特殊使用條件,應直接告知電容廠商。另外,電容是有壽命的產品,筆者有直接請較過電容製造商,基本上類似電池的概念,是以充放電的次數來計算的。馬達使用的電容,標準壽命為6000次,但可以提高到一萬次,費用及體積會增加。另外,電容是個可以用尺寸體積來做為規格判斷的產品,若拿到特別小尺寸的,一定是偷空減料,很容易造成馬達故障。

防爆電容

防爆電容

此外,針對壽命的計算,充放電的次數計算,是指完全放電跟充電,因此只有在馬達產品關電後一段時間,再開啟,才算一次;持續運轉中的電位高低變化,並不涵蓋在這6000次當中。類似家中的電燈,若一天僅開關一次,則可開關6000次,等於16.4年。不過,這是台廠的產品標準,且供貨給德國品牌廠商的馬達電容,雜牌的就不可考了。

重點整理:
簡單的元件,但不了解,是會吃虧的。

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