Що станеться, якщо я підключую низьковольтний конденсатор до високої напруги?

Враховуючи, що c = q / v, навіть якщо я підключую його до більш високого V, його заряд Q може зменшитися пропорційно правильно? Так чому це повинно пошкодити мій конденсатор? чи внутрішнє електричне поле стане занадто високим і спричинить руйнування діелектрика? Або воно просто надто просочиться і потім перегріється через сильно збільшене самонагрівання?

Буквальна відповідь така :

Є три продувані конденсатори; дві можна розглядати як спіралі сірого матеріалу, які все ще знаходяться in situ, третя - це не що інше, як основа та внутрішні клеми. Всі вони були оцінені на 6,3 В, але, до відмови в регуляторі потужності, вони були підключені до колосальних 7,5 В. Незначна кількість, як можна було б подумати, але зовнішня банка цього третього конденсатора підірвалась з такою силою, що вона пробила отвір у шматку 3-мм пластику - приблизно на 80 мм - і вставила себе в акумулятор з іншого боку.

Весь коричневий матеріал - це волокнистий матеріал, подібний до картону, і він потрапляє всюди. Я не знаю, чи є в конденсаторі якась олія, яка висихає, коли вона потрапляє в атмосферу, але я знаю, що вона прилипає як клей до того, на що вона потрапляє.

Ви повинні бути обережними з цими рівняннями.

c = q / v, Q = CV, все виглядає дуже приємно, але вони застосовуються лише в межах, до яких вони застосовуються .

Для конденсатора однією з меж є підтримка напруги на низькому рівні, щоб діелектрик конденсатора залишався недоторканим. Зі збільшенням кінцевої напруги електричне напруження збільшується по всьому діелектрику і, зрештою, воно руйнується. Коли це станеться, у вас більше немає конденсатора. У кращому випадку вам залишається коротке замикання або розімкнутий ланцюг. У гіршому випадку у вас є лабораторія, сповнена диму та / або поїздка до швидкої допомоги.

Виробники конденсаторів дуже корисні для друку максимальної напруги, на якій будуть стояти їхні кришки, перш ніж вони перестануть бути конденсаторами. Зазвичай, ви можете трохи перевищити це на кілька відсотків ціною життя конденсатора. Якщо ви перевищите його на 10 відсотків, то ви виявите, що термін експлуатації конденсатора стає нульовим.

Якщо ви хочете знати, чому щось відбувається в реальному світі, вам потрібна більш складна модель, ніж чиста теоретична формула.

Як виготовляються конденсатори? Вони являють собою два тонких листа електропровідного матеріалу з тонким аркушем електроізоляційного матеріалу, розміщеним між ними. Ємність задана геометрією цих листів. Вам потрібен тонший ізолятор або більша поверхня для більшої місткості.

Теоретично ізолятор не дозволяє електронам протікати через нього. Матеріали в реальному житті ведуть себе по-різному. При застосуванні достатньої напруги будь-який ізолятор буде змушений дозволяти електронам протікати через нього.

Напруга пробою, де це відбувається, залежить від матеріалу, а також від його геометрії. Більш тонкий лист ізолятора зламається при меншій напрузі, ніж товстіший.

Це явище поломки, як правило, є надзвичайно енергійним, оскільки невелика кількість струму буде розсіюватися як тепло на величезному опорі ізолятора. Це також може бути спрощенням явища зриву перенапруг у реальному житті. Можуть також відбуватися хімічні реакції, які можуть змінити поведінку конденсатора.

Отже, якщо ви хочете зробити невеликий конденсатор високої ємності, його доведеться обмежити низькими напругами. З цієї причини великі напруги, велика ємність.

За формулою @ @ andy потрібно застосовувати правильно.

per @andy і за прогнозами @ user44635 конденсатор вийде з ладу, коли напруга буде піднята за деяку межу.

Від того, наскільки це відбувається, і наслідки цього залежать

• напруга відмови,
• енергія, що зберігається ($\frac{1}{2}CV^2$ в момент відмови),
• швидкість зміни заряду і напруги,
• тип конденсатора,
• матеріальні та виробничі дефекти,
• фактори навколишнього середовища, такі як вологість і температура, пов'язані з джерелами живлення.

@ceteras додає корисні відомості до @ user44635 і показує, як ми завжди повинні бути обізнані як з теорією, так і з практичними стосунками у тому, що ми маємо справу.

Наслідки можуть бути незначними - задимлення або небезпечне, небезпечне для життя та катастрофічне.

В одному з інцидентів у 1960-х роках відносно невеликий конденсатор - я думаю, це був 33 пФ або близько того - (приблизно 150 мм на 25 мм квадратний) мій батько виготовив спричинив багато пошкоджень. Невелике містечко близько 100 тис. Людей було без вогнів на тиждень. Ковпак був або на лінії електроперемінного струму 33 кВ, або на 100 кВ. Він використовувався як частина ємнісного дільника для вимірювання напруги.

Не вдалося через дефект конструкції та виготовлення. Я не пам’ятаю, чи хтось загинув чи сильно поранений. Це легко могло бути так.

За @Loren кальци виходять так, приймаючи 33kV і 33pF (саме це, мабуть, я пам’ятаю, як вони позначені як)

$\frac{1}{2}CV^2 = \frac{1}{2} \times (33 \times 10^{-12}) \times (33 \times 1.4 \times 10^3)^2$

= ~ 35 мДж (е & oe дякую @peter @loren)

Коефіцієнт 1,4 коригує для RMS-> пікової напруги, на піках, як правило, виходять з ладу.

Розряд ковпачка зайняв би місце в 1 мс, що дасть 35 Вт (можливо, набагато швидше).

@ 100kV ви отримуєте в 9 разів більше енергії та потужності - 320mJ.

Діелектрик провалився, ймовірно, через недосконалість. Весь запас міста (кілька MVA, навіть у ті часи) був перенаправлений у сторону ковпачка, іонізований повітрям, решта - історія. Гарячий кінець був би шиною, заземлений кінець був прикріплений до іншого ковпачка як подільник, паралельний індикатору неонової панелі.

Досить розбудити оператора, але мало іншого. Вклад лінії електропередач через іонізоване повітря тривав би трохи довше і завдав шкоди.

В присутності

  high power
  high voltage 
  high current 
  capacitors
  inductors
  high energy electrical systems of all forms 

багато енергії може зберігатися і вивільнятися швидко при ненормальних для схеми напругах і струмах.

@Charlie показує хороший приклад низької напруги.

Електролітичні ковпачки цікаві в режимі виходу з ладу, оскільки рідини (найчастіше в гелях) можуть закипати і спричинити вибухонебезпечний збій від об’єму гарячих газів, що зараз займають їхню внутрішню частину. Вони можуть досягати температури вище 100celcius, перш ніж вибухнути і виділити перегріту пару.

Інженерам потрібно завжди дбати про безпеку себе та інших.

Зарядка конденсатора завжди має певний ризик, оскільки він може вийти з ладу навіть при експлуатації в його номінальних межах через виробництво, поводження, екологію або з будь-якої іншої причини.

Q = CV, тому якщо ємність залишається постійною і ви піднімаєте напругу, заряд повинен зрости. Підключення конденсатора до напруги, що перевищує його показники, - це запит диму або, можливо, навіть феєрверк.