浅谈家用电器中的安规电容

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简介:浅谈家用电器中的安规电容Discussion on The Safety Capacitor of Household Electric Appliance摘要:随着科技进步,家用电器的功能越来越完善,功能也越来越智能化,很多家用电器采用复杂的电子电路,为保证家用电 ...
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浅谈家用电器中的安规电容
Discussion on The Safety Capacitor of Household Electric Appliance

摘要:随着科技进步,家用电器的功能越来越完善,功能也越来越智能化,很多家用电器采用复杂的电子电路,为保证家用电器安全,使用安规电容,下面对家用电器中的安规电容进行简单的介绍。
关键词:安规电容;电磁兼容;抗干扰
Abstract:With the progress of science and technology, the functions of household electrical appliances are more perfect and intelligent. Most household electrical appliances adopt complex electronic circuits. To ensure the safety of household appliance, the safety capacitor is needed. This paper briefly introduces the safety capacitor in household appliances.
Key words:safety capacitor; EMC; anti-interference

  安规电容适用于电网电源供电的家用电器和电子设备,应用于开关、触点等产生火花放电的部位,起吸收脉冲干扰和减少电磁骚扰的作用,广泛应用于电动工具、灯饰、风筒、热水器等家用电器中。
  安规电容是指电容器失效后,不会导致电击,不危及人身安全,通常只用于抗干扰电路中的滤波。
  安规电容的放电和普通电容不一样,普通电容在外部电源断开后电荷会保留很长时间,如果用手触摸就会被电到,而安规电容则没这个问题。处于安全考虑和EMC考虑,一般在电源入口建议加上安规电容。
  在交流电源输入端,一般需要增加3个安全电容来抑制EMI传导干扰。它们应用于电源滤波器里,起到电源滤波作用,分别对共模、差模干扰起滤波作用。
  1 Y电容
  在火线和地线之间以及在零线和地线之间并接的电容称为Y电容。Y电容连接的位置比较关键,必须符合相关安全标准,以防引起家用电器漏电或机壳带电。
  Y电容属于安全电容,因而电容值不能偏大,而耐压必须较高。一般情况下,对于Ⅰ类便携式家电产品,泄漏电流不能超过0.75mA;对于Ⅰ类驻立式电动类家电产品,泄漏电流不能超过3.5mA;对于Ⅰ类驻立式电热类家电产品,泄漏电流不能超过0.75mA或0.75mA/kW,两者取较大值,但最大为5mA;对于Ⅱ类家电产品,泄漏电流不能超过0.25mA;对于0类、0Ⅰ类和Ⅲ类家电产品,泄漏电流不能超过0.5mA。 
  Y电容的电容量必须受到限制,一般都不能超过4700PF。从而达到控制在额定频率及额定电压作用下,流过它的漏电流的大小和对系统EMC性能影响的目的。Y电容的容量一般不大于0.1uF。
  Y电容除符合相应的电网电压耐压外,还要求在电气和机械性能方面有足够的安全余量,避免在极端恶劣环境条件下出现击穿短路现象,Y电容的耐压性能对保护人身安全具有重要意义。
  特别指出,作为安全电容,要求必须取得安全检测机构的认证。Y电容外观多为橙色或蓝色,一般都标有安全认证标志(如UL、CSA等标识)和耐压AC250V或AC275V字样。然而,其真正的直流耐压高达5000V以上。 必须强调,Y电容不得随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的普通电容来替代。
  2 X电容
  在火线和零线抑制之间并联的电容,一般称之为X电容。由于这个电容连接的位置也比较关键,同样需要符合相关安全标准。X电容同样也属于安全电容。根据实际需要,X电容的容值允许比Y电容的容值大,但此时必须在X电容的两端并联一个安全电阻,用于防止电源线拔插时,由于该电容的充放电过程而致电源线插头长时间带电。安全标准规定,当正在工作之中的机器电源线被拔掉时,在两秒钟内,电源线插头两端带电的电压(或对地电位)必须小于原来额定工作电压的30%。
  同样作为安全电容,X电容也要求必须取得安全检测机构的认证。X电容一般都标有安全认证标志和耐压AC250V或AC275V字样,但其真正的直流耐压高达2000V以上,使用的时候不要随意使用标称耐压AC250V或者DC400V之类的普通电容来替代。
  通常,X电容多选用纹波电流比较大的聚脂薄膜类电容。这种类型的电容体积较大,但其允许瞬间充放电的电流也很大,而其内阻相应较小。普通电容纹波电流的指标都很低,动态内阻较高。用普通电容代替X电容,除了电容耐压无法满足标准之外,纹波电流指标也难以符合要求。
  3 安规电容分类
  安规电容分为X型和Y型。交流电源输入分为3个端子,火线L、零线N、地线G(L=Line, N=Neutral, G=Ground)。跨于“L-N”之间,即“火线-零线”之间的是X电容;跨于“L-G/N-G”之间,即“火线-地线 或 零线-地线”之间的是Y电容。 
  由于火线与零线跨接电容,受电压峰值的影响,为避免短路,比较注重的参数就是耐压等级,在电容值上没有定限制值。所以X型安规电容按能承受的脉冲电压分为X1、X2、X3电容。
  火线与地线跨接电容要涉及到漏电安全的问题,因此它注重的参数就是绝缘等级,太大的容值电容会在电源断电后对人对器件产生影响。所以Y型安规电容按绝缘等级分为Y1、Y2、Y3、Y4电容。
  X1、X2、X3型安规电容的主要差别见表1。
  Y1、Y2、Y3、Y4型安规电容的主要差别见表2。
  至于安规标准各个国家有一些差别,但额定电压无非就是250V和400V。各大厂家做的安规电容就是要满足这个安规标准的需求,一个安规电容可以满足Y电容的要求,也有可以做成满足X电容要求。所以有的安规电容上标X1Y1、X1Y2等。一般安规电容内部包含了若干个X电容和Y电容,一般为一个X电容,两个Y电容,具体看外标参数。 
  容量计算:一般两级X电容,前一级用0.47uF,第二级用0.1uF;单级则用0.47uF(电容容量的大小和电源的功率无直接关系)。
  4 安规电容合理设计和选用(图1)
  当在电源跨线电路中使用电容器来消除噪音时,不仅仅只有正常电压,还必须考虑到异常的脉冲电压(如闪电)的产生,这可能会导致电容器冒烟或者起火。所以,跨线电容器的安全标准在不同国家有严格规定,故必须使用经过安全认证的电容器。
  不允许将直流电容器用作跨线电容器使用,对于X2类抑制电源电磁干扰用电容器应适用于在电容器失效时不会导致电击危险的场合,如电源跨线路连接,可承受2.5kV的脉冲电压。对于Y2类抑制电源电磁干扰用电容器应适用于在电容器失效时不会导致电击危险的场合,用于电源跨线路连接时,能承受5kV的脉冲电压冲击,不致发生击穿现象。
  5 结论
  安规电容一般采用耐高温阻燃外壳,阻燃环氧树脂封装,具有一定的阻燃特性,可承受外部线路受雷击或其他设备故障而引起的较高的脉冲电压。安规耐冲击电流大,抗电强度高,电性能优良,自愈性良好。
  目前处于安全方面的考虑以及认证要求,安规电容已经广泛应用于各类电子设备、电机、电动工具、照明灯具、空调器、电冰箱、洗衣机等家用电器中。

参考文献
[1]GB4706.1-2005,家用和类似用途电器的安全[S].
[2] GB 4706.1-2005,家用和类似用途电器的安全 第1部分:通用要求 宣贯教材[S].

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