电容单元论文范文（精选9篇）
电容单元论文 第1篇
随着电力电子技术的发展及广泛应用, 当前我国电容器制造水平的提高, 电容器保护也经历了一个发展变化的过程。70年代初, 电容器制造水平低, 单台容量小, 各地的布置形式多样, 接线方式不合理, 保护措施不当不全, 且多以继电保护为主, 在运行中事故不断。而到了80年代中期, 电容器单台容量增大至200kvar和334kvar, 产品质量进一步提高, 同时为避免电容器在发生内部元件贯穿性短路时受到系统短路电流的冲击, 普遍采用星形或双星形接线, 保护亦更加完善, 因此, 电容器年事故率大大降低。但是, 电容器保护用熔断器在使用中暴露出不少问题, 如熔管受潮、弹簧拉力随长期运行而下降、熔丝熔断后不能顺利拉出、熔丝的时间—电流特性分散性大, 运行中出现误动、拒动和群爆现象, 以至怀疑外熔丝的保护是否可靠。至90年代基本形成两种观点, 即以电容器单台保护熔断器为电容器内部故障的主保护和以继电保护 (不平衡保护) 作为电容器内部故障的主保护, 且各地均有运行经验或事故教训。
1 事故概况
1.1 运行方式
110kV谊凭龙线191在运行状态, 110kV金龙线192开关在热备用状态。1、2号主变并列运行, 10、35、110kVⅠ、Ⅱ母并列运行。35kV3号电容器保护速断保护、定时限速断、差压、欠压、过压保护在投入, 保护出口压板在投入。
1.2 设备主要参数
型号:BAM12-500-1W;额定容量:6000kvar;厂家:西安电力电容器有限责任公司;出厂编号:0333 371/0333292/0333 282;出厂日期:2005年6月;投运日期:2005年7月。
串抗率:6%
1.3 事故概况
1) 保护、自动装置动作情况
2009年8月29日, 9时33分龙州变35kV3号电容 (383) 保护动作、龙州变35kV3号电容 (383) 不平衡动作。08-2909:33:48.177 0.00''保护启动, 0.205''不平衡动作, PHmax=127.1V
35kV3号电容383电容器保护装置报文信息:08-29 09:33:48.177 0.00''保护启动, 0.205''不平衡动作, PHmax=127.1V, 具体见附图1。
2) 一次设备现场检查
一次设备检查情况:35kV3号电容383开关在分闸位置, 在35kV3号电容383电容器组C相构架上发现一次野猫被电死, 前后腿均被烧伤, 并闻到猫被烧焦的味道。经检查该间隔的站内一、二次部分设备均无异常现象, 机构箱、端子箱二次接线端子无烧焦或烧黑现象, (现场当时天气为晴天) 具体见附图2。
3) 处理过程
09:33凭祥集控中心值班人员发现龙州变35kV3号电容383开关不平衡 (集控报文为不平衡动作, 但实际上是差压保护动作) 跳闸, 当时天气为晴天;
09:34将挑闸情况汇报调度值班员;
09:38通知班长、副班长、值长进站检查 (在到龙州变) ;
09:40合上龙州变35kV4号电容384开关;
09:50操作完毕及汇报情况;
09:44电话通知运行专责人员;
10:05现场检查发现35kV3号电容383间隔一次设备C相电容支架上挂着一只死猫。将检查情况汇报变电管理所领导;
10:38将110kV龙州变35kV3号电容383电容器组由热备用状态转检修状态;
11:10操作完毕;
11:20对电容器组外观进行检查, 未发现异常;
11:45将110kV龙州变35kV3号电容383电容器组由检修状态转冷备用状态。
4) 2009年8月31日保护再次动作跳闸情况
2009年8月31日16:00由电气试验班人员到站对110kV龙州变35kV3号电容383电容器组进行检查试验工作;
19:11工作结束, 检查未发现异常, 给出了可以投运的结论;
19:31值班员汇报工作结果, 申请恢复3号电容器组送电;
19:59恢复3号电容器组送电;
20:09值班员操作合上35kV3号电容383开关时, B相差压保护动作跳闸。
5) 电容器再次动作跳闸后的检查情况
2009年9月1日14:40, 试验班、检修班、继电班等人员再次到现场对3号电容器组进行检查。
15:30组织3个班组人员开始检查, 在对检查保护定值单时发现在定值单备注中有说明不平衡电压采用的是差压的接线方式的内容。继电班在核对现场接线后确定保护采用的差压保护。在仔细检查29日及31日后台、保护、录波后, 再次组织现场人员对两次故障信息进行分析后, 初步判断电容器在29日发生了B、C相短路造成差压保护动作跳闸, 31日因为电容器B相单元故障造成B相差压保护动作。根据初步判断结果, 对现场寻找短路点, 但是在现场并未找到放电点。综合现场检查时确认电容器组的中点W0与构架是连接以及29日值班员所拍摄的现场照片时发现猫有明显电击痕迹, 左前脚与右后腿尤其明显等情况, 判断为猫在跨过构架时造成了电容器的B、C相短路, 因此并无电弧产生。根据短路点判断, 组织了现场人员对短路时的相关电气量进行计算, 计算结果所得的理论数据与保护装置以及故障录波数据基本吻合。在确定了短路点后, 试验班重点对承受了短路时的过电压和过电流电容器B、C相的第一串的两个单元进行检查试验。经过试验发现B相电容有一个单元电容量下降6.8%已经超过了规程允许的-5%的范围, 其他设备未发现异常。
19:10, 汇总了三个班组检查结果, 其中只有试验班发现B相电容有一个单元电容量存在电容量下降的情况, 理论计算两个串的电容量的差造成的电压偏差2.88V已经超过了差压保护动作整定值。在考虑到短路时电容器的过电压、电流倍数并不是很大, 单元电容器的电容量下降不是很明显以及其他的试验数据还是合格的等情况, 笔者汇报生技部建议考虑加大差压保护定值暂时投运该电容器组待备品到现场后再停电更换。生技部人员答复先对异常的单元做极间绝缘电阻试验, 如果合格再考虑汇报领导更改定值暂时送电。试验班在进行极间试验时因为电容器容量过大等原因未能完成电容器极间绝缘电阻试验工作, 经笔者与相关人员讨论分析认为考虑到电容量有下降趋势, 为安全起见决定下不可投运的结论。
20:20笔者将设备检查情况汇报管理所专责人员, 各班组结束工作, 完成记录后撤离现场。
2 设备试验情况
我们查看了该间隔设备预试记录, 该间隔设备是2005年7月投产, 按照规程规定, 新设备投运满一年必须安排一次预试, 无异常后转入3年的预试周期。但是该设备一直到2009年7月才由我们进行了预试, 各单元的电容量与铭牌值偏差均远低于规程要求的5%, 极对壳及地的绝缘电阻均在10 000MΩ以上。现场查看近期设备测温记录, 未发现温度异常升高以及其他的缺陷。
3 事故原因分析
3.1 8月29日电容器故障跳闸分析
1) 从猫死在C相电容器的构架上, 以及现场无放电点, 猫的左前腿和右后腿有明显的电流灼伤的脱毛及血红痕迹, 可以得出猫被电击的结论;
2) 从放电PT的二次额定电压是100V, 正常情况下差压最大理论值是 (100-0) =100V, 但是31日电容器B、C相差压保护动作, 动作电压127V, 整个事故过程录波显示无接地的波形及电压变化来看, 电容器B、C相同时缺少了一个串的电压并且电压已经抬高, 可以得电容器组B、C相两串电容的中点V0、W0短接的结论;
3) 综合第1点和第2点的判断, 以及在正常运行中为防止电容器与构架之间的悬浮电位差而使电容器对构架放电将V0、W0等中点与构架连接的现场检查, 同时猫是死在C相构架靠近B相的底部可以得出“猫从B相走过C相时经过左前脚、躯体、右后腿短接V0、W0等中点”。电容器单元承受了线电压和线电流, 造成了击穿, 同时第二串承受的电压降低接近零产生了差压, 理论上是100*√3, 但是猫身体的电阻以及保护动作值并非最大值, 所以保护动作值是127V) 结论;
4) 从电容器被猫短路时的等值电路图以及理论计算值来看与以上的判断以及保护装置、录波装置的数值基本吻合。
C相第一串 (W大-W0) 的极间电压:[36.5/ (21.82+22.38) ]*21.82=18.0k V
B相第一串 (V大-V0) 流过的电流:18.4*2*3.14*50*21.82=126.6A
超过额定电压的倍数:18.4/12=1.54倍
超过额定电流的倍数:126.6/83=1.5倍
经过承受过压的时间:0.3s
3.2 8月31日电容器故障跳闸分析
1) 从8月31日动作时只有B相差压动作, 动作值3.55V, 后台、保护装置、故障录波显示整个跳闸过程中, 系统及电容间隔的电压及电流正常等信息可以得出电容器组的B相某个单元异常导致差压保护动作的结论;
2) 从电容器31日跳闸时的等值电路图以及理论计算值来看与第1点的判断以及保护装置、录波装置的数值基本吻合。
从后台报表上查到短路前系统电压为36.5kV, B相两个串的电压的计算:
相电压:36.5/√3==21kV, 经过串联电抗器抬高后的电容器端电压:21*1.06=22.3
第一串 (V大-V0) 的极间电压:[22.3/ (21.96+21.29) ]*21.96=10.99kV
第二串 (V小-V0) 的极间电压:[22.3/ (21.96+21.29) ]*21.29=10.34kV
两串之间的压差:10.7-10.37=0.346kV
经过放电PT变换得到的二次电压为:346/120=2.88V
综上分析, 得出结论为, 猫在跨过电容器的B、C相构架时造成了电容器的B、C相中点的短路, 是29日电容器组跳闸的根本原因。而短路使电容器B、C相第一串4个单元电容器受到过电压、过电流的冲击造成了B相第一串的1个单元电容器损伤是31日电容器组跳闸的根本原因。
4 暴露的问题
1) 相关人员对现场保护的配置不熟悉, 影响了对故障的初步判断;
2) 相关人员对框架式电容器结构不熟悉, 在采取防小动物短路措施时没有对带电的构架采取防范措施, 围拦没有围到地面, 底部留有10多cm的高度使小动物可以轻易爬入;
3) 试验班班组基础管理工作滞后, 设备管理工作有待加强;4) 试验班设备异常分析能力有待提高, 学习积极性不够;5) 试验班思想工作不到位班员对履行班组职责意识不高;6) 集控中心比龙州变后台少“事故音响”、“事故总”, 龙州变发出“保护故障”信号应为误发信号, 因为当时保护装置无故障。
5 采取的防范措施
1) 组织相关人员开展一期针对网区各设备的主保护配置及现场接线情况的专题培训, 熟悉各设备主保护配置及实现保护的接线方式;
2) 组织相关人员开展一期对网区框架式结构电容器组相关知识的培训, 框架式结构电容器组的结构特点;
3) 试验班针对29日工作方案在9月7日安全日活动中检讨班组工作方案、设备管理工作的欠缺, 提出改进措施;
4) 试验班在9月7日的安全日活动中由班长对班组成员强调试验班的职责及试验工作对供电安全的重要性;
5) 试验班9月份完成班组的设备管理工作总结, 制定出班组设备管理工作整改方案;
6) 试验班9月份组织一次班组培训工作的总结会, 对班组培训工作的不足调整培训思路及计划;
7) 统计网区框架式结构电容器组, 检查是否存在类似的隐患;
8) 根据统计和检查的结果组织检修专责和检修班确定整改方案, 上报今年的第四批技改大修项目。
摘要：随着电力电子技术的发展及广泛应用, 当前我国电容器制造水平的提高, 电容器保护也经历了一个发展变化的过程。笔者结合多年的工作经验, 以110kV龙州变35kV3号电容器组B相一个单元故障击穿原因分析进行了论述。
平行板电容器的电容演示 第2篇
演示效果如图1所示。
下载地址
http://teacher.100point.com/users/teacher/xiaozzs/Course/PH/02/CPH020000000121.swf
课件功能
课件动态地显示了电容器充电的微观过程，直观地揭示了影响电容器电容的诸多因素之间的关系。课件的交互性强，使用者可随意进行仿真实验，也可用来测试学生对上述问题的判断。
使用方法
1.点击开关，电容器充电，可看到A板的电子流向B板，充电完毕，两板分别带上等量异种电荷。
2.断开开关，使电量不变，进行“实验一”中的3个实验：分别点击左侧“实验一”中的“改变正对面积”等3个按钮，按照提示，研究3个因素对电容的影响。改变面积和改变两板间距离分别是拖动B板实现的；“电介质”条可拖动插入两板间，以改变电介质。静电计和两板间的电场线的变化表明了电势和场强的变化。
3.闭合开关，使电压不变，进行“实验二”中的3个实验。方法同上。
设计思路
开关的制作
开关要将闸刀与座分开，做成断开与闭合两个状态。在开关上写上控制开关两种状态和充电电流播放的代码。
充电电流用引导线单独做成mc，在第1帧写上stop。
静电计的制作
指针要单独绘制。为了区别充电断开与未充电断开两种状态，我们叠放了两个同样的静电计，通过转换指令实现了两种状态的替代。
平行板的制作
A板固定，B板可控制向上、向右移动，以改变正对面积和两板距离。由红、绿色表示的正负电荷，每一个都是mc，并分别命名为q1、q2，均匀排列在两板上。与电荷对应的电场线也做成mc并命名。与B板相连的导线，做成mc，由指令控制它跟随B板转动和平动。
场景的分布
由于本课件涉及充电和6个小实验，所以由7个场景组成。我们在“平行板电容器”的场景中，安排了7个帧，每个帧对应1个状态。如第1帧为充电，第2～4帧为电量不变的3个状态；第5～7帧为电压不变的3个状态。
时间轴如图2所示。
在主场景中，由6个按钮控制场景的跳转。
主要的脚本写在“平行板电容器”场景的第1帧上。
偏置电容法测量电容电流 第3篇
我国6～66kV系统绝大部分为小电流接地系统。“DL/T 620交流电气装置的过电压保护和绝缘配合”规定,根据单相接地故障电容电流的数值来确定是否采用消弧线圈接地方式。因此,测量系统的单相接地故障电容电流是必不可少的。采用系统单相直接接地的方法虽然可以测得单相接地故障电容电流,但系统单相直接接地过程中会产生过电压,危及系统的安全运行,所以一般采用间接法测量系统三相对地电容,再计算系统的单相接地故障电容电流。而偏置电容法测量电容电流的方法简单、安全,误差满足工程要求。采用戴维南定理推导偏置电容法测量系统三相对地电容的计算式简单明了。
1 偏置电容法测量计算式
1.1 系统电路图
用偏置电容法测量系统三相对地电容的系统电路图见图1(图中只画出了系统A相对地外接电容的情况
图中,U为试验时系统电压;CA、CB、C0分别为系统A相对地电容、系统B相对地电容、系统C相对地电容;UA、UB、U0分别为系统A相、B相、C相外接电容后的对地电压;UkA、UkB、UkC分别为外接电容前A相、B相、C相的开路电压;·ICA、·ICB、·ICC分别为A相、B相、C相流过外接电容电流。
1.2 系统对地电容计算
根据戴维南定理[1],在对地外接电容支路处断开,可计算出该支路的电流。
等值电源内阻抗Zi(忽略电源漏抗)
改变外接电容的电容量,可以再得到一组(CA+CB+CC)数据。用同样的方法,将外接电容接于B相、C相对地间,可得到:
2 系统单相接地电容电流
将在A相、B相、C相外接电容试验测得的三相电容(CA+CB+CC)取平均值,计算系统单相接地电容电流
式中,UN为系统标称电压。
3 偏置电容法测量电流产生误差的原因
由于被测试系统三相对地电容不完全对称,即系统存在一个不对称电压,在一相对地外加电容前、后,该相对地测得的开路电压、闭路电压(如UKA、UA)的相位有差异,当采用上述公式进行计算时会使计算结果出现误差。下面用相量图对误差原因进行分析,如图2所示(以A相为例)。
图中,eK为未接入偏置电容时的地电位;eA为接入偏置电容后的地电位;AeK为未接入偏置电容时的A相对地电压(UKA);AeA为接入偏置电容后的A相对地电压(UK);θK为未接入偏置电容时的A相对地电压与系统A相电压夹角;θA为接入偏置电容后的A相对地电压与系统A相电压夹角。
由于系统三相对地电容不平衡,系统中性点对地出现不对称电压(U0eK),使得在未接入偏置电容时的A相对地电压AeA(UKA)与接入偏置电容后的A相对地电压AeA(UA)的相量相差(θK-θA)。而在计算时,(UKA-UA)值是采用测量得到的电压有效值相减,而没有用矢量相减,给计算带来误差。
从相量图看出,接入的偏置电容占系统对地电容的比率越大,相量相差(θK-θA)也越大,造成的计算误差也越大;系统三相对地电容不平衡越小,计算误差也越小。对此误差进行了分析[2],认为在工程上是可以接受的。
采用A相、B相、C相分别外接电容试验计算得到的三相电容(CA+CB+CC),取平均值,可以减小误差。
4 现场试验需注意的问题
在测量开路电压UKA、UKB、UKC和A相、B相、C相对地电压UA、UB、UC时,应同时测量系统电压U(线电压)。
由于在测量外接电容接入前的开路电压与测量外接电容接入后的对地电压有一段时间间隔,系统电压可能有变化。在计算时应将电压折算到同一系统电压,以避免由于系统电压变化引起的误差。
外接电容器的电容量应测准确,如果电容器的电容量不明,也可以用上面给出的算式中的电流(ICA、ICB、ICC)进行计算。
摘要：电力系统中心点绝缘系统在确定是否要配置消弧线圈时,需要估算或测量系统的单相接地电流。用戴维南定理推导了偏置电容法测量电容电流的计算式,并分析了其产生误差的原因。
关键词：等值电路,电容电流,误差,偏置电容法
参考文献
[1]俞大光.电工基础(修订版)上册[M].北京:人民教育出版社,1981.
解构超级电容（上） 第4篇
这些报道所指向的，是同一项新能源技术：超级电容。随着移动电子设备越来越多，普通民众对于这样的技术也越来越关注了。
原理很难懂，但还是要说
电子电路中有三种基本构成，电容就是其中之一。将两个可以带电的导体极板中间用一层不导电的绝缘体隔开，我们就得到了一个最简单的电容。
电容是可以充放电的。当电容的两个极板分别接到一个直流电源的两极时，电路中的电子就会发生流动，两个极板会带上相反的电荷，这些电荷导致两个极板之间出现一个电势差，其方向和外加电势相反。随着电荷的积累，电容的两个极板之间的电势差越来越高，最终和外加电势相等，此时电荷就不再发生定向流动，电容充电完成。
如果把已经充上电的外加电源去掉，由于电容的两个极板之间被绝缘体分隔，两个极板上的电荷也就不会互相中和，而是会保留在电极上，同时也就使得上述的反向电势差被保留下来。这时用一个导电回路把电容的两个极板重新连接，电荷就会从电容的正极通过外电路流向电容的负极，发生放电现象。电容的所有功能，都建立在这种充放电过程的基础上。利用这种过程，电容可以改变电路的输入或者输出特性，也可以用于储能。
很不幸的是，电容器作为储能装置由于其本身的特性，有个致命的缺点……
在整个充放电过程中，电容的极板上的电荷和电势差是成比例的，这个比例系数我们称为电容的电容量c，其国际单位为法拉，记为F。一个电容量为一法拉的电容，极板上带电一库仑的时候，两极板之间的电势差也恰好为一伏特。通过简单的微积分计算可以知道，如果充电完成的时候电容两极的电势差（也叫电压）为U，那么电容器中储存的电能E就等于U的平方乘以C除以2。因此，电压越高，电容器中储存的能量越大。
这个电压并不能一直上升，而是有一个极限。我们把这个极限称为击穿电压，其大小由两个极板之间的绝缘体的性质决定。一旦电容器两极板之间的电压超过了击穿电压，绝缘体也会导电，电流将会直接通过它从正极流向负极。这时，一般的电容往往会发生剧烈的放电现象，发热、发光、出现电火花。秋天穿毛衣的人想必会对脱毛衣时那些噼噼啪啪的声响和小小的电火花有着深刻的记忆一尤其是被它们打到身上带来的那一阵痛感。雷雨天的闪电事实上也是一种电容的击穿放电现象，闪电的两端就是一个巨大电容的两极。
作为一种储能装置的电容，其储能能力是由其电容量和击穿电压决定的。击穿电压越高，电容量越大，电容的储能能力也就越强。当然，同样结构的电容越大，电容量也就越大。要衡量一种电容器的储能能力，我们需要用其单位体积的储能量来衡量。单位体积的电容器所能储存的最大电能，我们称之为这种电容的储能密度。它等于电容器的电容除以电容器的体积，再乘以击穿电压的平方。
我们在电子电路中常见的电容器，其电容值都很小，最常用的单位是微法（μF），也就是0.000001法拉。其体积一般在零点几个立方厘米。大型电容的外壳等部分所占的比例小，储能密度会略有提升，但显然，这种电容的储能密度是很可悲的。要靠这样性能的电容来取代电池作为储能装置，我们用的手机非得带上一个书包大小的电容匣子不可……想象一下背上背着一个电容包用手机的生活？因此，尽管人类历史上自第一个人造电容就是用于储存电能的莱顿瓶，但是在电气时代里，人们对于电容的储能功能并不太重视，也很少用到——要储存电能，小的有电池，大的有储能电站、飞轮，储能电容器根本无用武之地。
历史不长，但越来越重要
1972年，专门研究未来学的罗马俱乐部发出了他们的第一份报告，即在全球引起轩然大波的《增长的极限》。该报告指出，人类工业社会所使用的化石能源是有限的，在未来将会枯竭。同时，过度使用化石能源还会带来温室效应，威胁人类的生存。随后1 973年石油危机的爆发进一步加重了人们对于能源问题的担忧。
除了开发利用新的天然能源外，提高能源利用率的储能装置和电池也成为了重要的研究方向。随着电池的应用日渐增多，电池在性能上的天然不足也越来越明显。在这样的情况下，自1983年日本NEC公司推出第一款超级电容商品之后，超级电容作为一种新的储能装置，再次出现在人们的视野中。
其实，超级电容的模型早在1957年就出现了。所利用的原理更是早在1853年就已经出现最早的理论模型：溶液双电层现象。从原理上说，超级电容其实应该叫做双电层电容。
在电解质溶液中，如果在电极表面施加一个没有超过电解质分解电压的电势，那么电解质中的正离子和负离子会由于外加电势的影响出现重新排布，形成一个反向电势分布来平衡外加电势。这种重新排布的程度和电势分布成指数关系，很小的电势变化就能引起空间电荷密度很大的变动。由于这种电荷密度变化对电势变化的敏感性，上述平衡只需要很短的距离——几个到几十个纳米就能完成。这意味着电能几乎是“贴在”超级电容的电极表面，也就是说超级电容的电容介质厚度可以非常薄。通过特殊的制造技术，单位体积内超级电容的电极表面积可以非常大，电容量也就相应很高——可以比传统电容器高出六七个数量级。尽管电解质的分解电压通常远远低于传统电容中绝缘介质的击穿电压，最后超级电容总的储能密度较传统电容器仍然也可以高出三到四个数量级。
做一个形象比喻的话，传统电容储存电能的方式就像是用一个气球装气体，超级电容则就像是用一团内部布满了沟回和皱褶的“活性炭”，把气体吸附在表面上。气球内部的压力比活性炭内部高得多，但是活性炭在单位体积内却可以吸附更多的气体。
经过多年的研究，现在超级电容的电容量常常达到数干法拉，储能密度可达100多瓦·小时/升，和锂电池的常见储能密度已经处于同一个数量级。
正所谓“斯人也，而有斯疾”，超级电容器本身的原理决定了，它和蓄电池相比，具备一些显著的优点，也同样有着一些显著的缺点。亲爱的读者，您是否能从上面讲述的电容和超级电容的工作原理和特性推断出这些优缺点呢？
“电容器的电容”教学设计 第5篇
1.理解电容器概念及作用。
2.理解电容器电容的概念及其定义C=UQ，并能用来进行有关的计算。
3.知道平行板电容器的电容与哪些因素有关，有什么关系。
4.知道公式及其含义。
二、教学重点
电容的定义式及决定式。
三、教学难点
电容的决定因素及影响。
四、总体设想
1.本节课的教学同生产生活实际联系较多，要多联系电容器的实际应用，提高学生的学习兴趣。
2.本节课实验较多，多给学生创造亲自动手实验的机会，增加感性认识，突破教学难点。
3.让学生自己探究电量与电压的关系，教师引导得出电容器的公式，体现教师主导、学生主体的原则。
4.结合本节课的教学实际与学生情况，增加必要的练习题，以达到巩固知识，拓宽知识的目的。
五、教学方法
类比法、实验探究法、讨论法。
六、教学用具
静电计、平行板电容器、起电机、电容器示教板、电池组、大电容(6v2200μF)、小灯泡、导线。
七、教学过程
（一）引入
认识电容器，学生观察电容器实物。
[实例探究]
教师出示一纸质电容器并将其拆开，请大家观察它的构造。
[学生汇报观察结果]
该元件有两片锡箔(导体)，中间是一层薄纸(绝缘)。
电容器的概念：两个相距很近的平行金属板中间夹上电介质就构成一个平行板电容器。
[学生活动]
按图连接电路。
[学生活动]
观察现象，分析规律。充电后的电容再经小灯泡放电，灯泡会闪亮一下，然后熄灭。
[教师点拨，学生汇报]
1电容器的作用即能储存电荷。
2. 当电容器的两个极板与电源的两极相连时，电路中有电流通过，使电容器的两个极板带上异种电荷，这个过程叫充电。
3. 当用导线把已经充电的电容器两极板连接起来时，导线中
也有电流通过，最后使电容器的极板不带电，这一过程叫放电。
（二）电容
[教师点拨拓展]
电容器：储存电荷类比容器储水。
[引申思考]
水杯存水的本领大小由什么来决定?水量越多深度越大，可用水量比深度来判断。电容器储存电荷的本领的决定因素用什么表征呢?
[引入概念]
电容：反映电容器储存电荷的本领，用C表示。
[类比引申]
那电容器储存电荷的特性如何表征呢?是否也同水杯储水一样?一样的话，它涉及的是哪些物理量?
[学生探究]
分别用一节、两节、三节电池做上述图中实验，观察小电珠的亮度变化情况。
用的电池越多，则充电电压越高，电容器存储电荷越多，小电珠越亮。
[师生互动归纳]
1. 电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U成正比。
2. 电容器所带的电荷量Q与电容器两极板间的电势差U的比值，叫做电容器的电容。
3. 公式C=UQ。
4. 单位：法拉(F);微法(μF);皮法(pF)。
1F=106μF=1012pF。
5. 电容器的电容由本身结构决定。
Q=CU圯Q，由C、U决定。
（三）平行板电容器的电容[演示]
通过实验确定平行板电容器的电容同什么因素有关。[探究步骤]
1. 投影实验装置
把一已充电的平行板电容器和一静电计相连。
2. 介绍静电计
静电计是在验电器的基础上制成的，用来测量电势差。使用时把它的金属球跟一个导体相连，从指针的偏转角度就可以定性测出两个导体间的电势差。
3. 演示并观察现象
(1)保持极板上的电荷量Q不变，改变两极板的正对面积S, S越大，静电计指示的电势差越小。
(2)保持极板上的电荷量Q不变，改变两极板间的距离d, d越小，静电计指示的电势差越小。
(3)保持Q、S、d都不变，在两极板中间插入电介质，静电计指示的电势差减小。
4. 分析总结
由C=UQ可知，在Q一定的情况下，U越大，说明C越小。
由a得到：S越大，U越小，则C越大。
由b得到：d越小，U越小，则C越大。
由c得到：插入电介质，U减小，C增大。
理论和实验表明：
平行板电容器的电容C跟介电常量ε成正比，跟正对面积S成正比，跟极板间的距离d成反比，即C=εS4πkd。
[学生活动]
了解几种电介质的介电常数。
(介电常数ε>1)
[投影]分析提纲
1.继续保持电容器的两极板与电源相连接的含义。
2.切断与电源的连接(充电后)的含义。
[师生互动推导]
(1)充电后保持极板与电源相连接的含义是U不变。
(2)充电后切断与电源的连接的含义是电容器的电荷量Q不变。
（四）常用电容器[学生活动1]
阅读课本认识常见电容器，了解它们的构造和特点。
[学生活动2]
结合自主学习实践应用———辨认电容器示教板的各个电容属于哪一类。
[额定电压]
指电容器长期工作时所能承受的电压，比击穿电压低。
说明：电容器上标的是额定电压。
[击穿电压]
加在电容器两极板上的最大限度电压，电容工作时的电压应低于击穿电压。
（五）拓展应用
要使平行板电容器两极板间的电势差加倍，同时极板间的场强减半，下述四种办法中应采取哪种()。
A.两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的4倍
B.两极板的电荷量减半，板间距离为原来的4倍
C.两极板的电荷量加倍，板间距离为原来的2倍
D.两极板的电荷量减半，板间距离为原来的2倍
[参考答案]B。
八、课后反思
电容式触摸感应技术中的电容物理学 第6篇
关键词：电容感应,电容,电力线
电容式触摸屏设计制造技术是材料物理与电子技术相结合的产物[1,2,3]。材料特征参数、三维结构 (stackup) 和二维版图形状 (layout) 决定了触摸屏的全部电学特性。这些电学特性可以用等效的分布式阻抗电路来描述，并可以与电容感应拾取电路一起在电路仿真系统中进行完整的系统模拟。
在上述的系统设计流程中，两个最重要的环节是，第一，正确全面的获得电阻、电容及其拓扑结构的信息，第二，正确区分手指触摸后的感应电容和寄生电容。这些往往与所选用的电容感应电路有着极为密切的联系[4,5]，而其中对于各种电容性质的正确认识是最基本也是至关重要的。由于电容式触摸屏技术中涉及到众多的电容类型，如何得到正确的电容特性成为大多数工程教育背景的开发人员所面临的一个难点问题。本文将运用电力线基本原理，对分布在触摸屏上的不同电容特性进行分析。
基本概念
这里的核心物理问题是，什么叫电容?电容是一种电荷储存器件。对这个概念的一种错误理解经常是：电容是净电荷的积累。事实上，电容可以进一步描述成等量的正负电荷在两个电极分布的一种储存结构，这里的两个关键词是：等量，两极。我们可以用物理中的电力线概念将这两个关键词联系在一起：电力线从正电荷出发终止于负电荷。电力线的存在决定了电容的存在，电力线的路径和密度决定了电容的性质和大小。
触摸屏寄生电容物理模型
先看一下最简单的平板电容，如图1所示。虚线是电力线。众所周知的平板电容表达式为：
这个公式成立的前提假设是：W>>d, L>>d。其物理含义是：全部电力线平行的分布在两个平板之间。
对比一条状金属与平板之间的电容。先画出它的电力线分布图，如图2所示。
在这种情况下，显而易见电力线不再是平行分布在条状金属与平板之间, 所以平板电容公式不再适用。
第三种情况是在两条平行线之间的电容。在触摸屏中常出现的电容形式是在同一或不同平面上的两个薄板之间的电容 (fringing capacitance, orsidewall capacitance) , 可以抽象为这种电容。
具体表现在实际触摸屏中, 以常见的三层ITO为例, 如图4所示[6]。最下面接近液晶屏的屏蔽层与第二层ITO之间是一类电容;第一层与第二层的边缘电容是二类电容;第一层与第二层的交叉点, 根据不同的工艺, 可能是一类或二类电容。
触摸屏感应电容物理模型
人体电路模型的最简单描述为“接地的导体”。按照前面对电容的定义，手指是作为接地的电极来影响触摸屏本身的电容分布的。
以触摸电容按键 (C a p S e n s e Button) 为例, 手指的感应电容可分为以下两种情况。第一种是新生电容。如图5所示, 激励信号源连接悬空的金属按键, 手指的靠近增加了其间的电场强度, 电力线密度随之上升, 感应电容也就随之增加。
图6手指调制电容金属按键，手指的靠近增加了其间的电场强度，电力线密度随之上升，感应电容也就随之增加。
另外，手指还会对已有电容的分布进行调制，尤其是对上述二类电容的调制。在触摸电容按键的设计中，常常在金属按键周围布上环状地平面。手指的接近，如图6所示，改变了电力线的分布，调制了金属按键的电容。
结语
本文通过电场电力线的基本原理分析了电容触摸屏的本身电容类型分布，以及人体触摸行为产生的新电容及对已有电容的调制。本文采用的分析方法是这项技术的物理基础。随着电容触摸技术的发展和市场的快速增长，毫不夸张的讲，新材料新结构的触摸屏在日新月异。具有牢固的基本概念才会从本质上把握住新技术的要领和发展的脉搏。
参考文献
[1]Colegrove J.触摸屏产业快速发展——从电阻到电容, 从手机到信息亭, 触摸屏已成为新型显示屏的试金石[J].China Electronic Market.2008 (4) :36
[2]Philipp H..不断发展的触摸屏技术[J].世界电子元器件:2008 (4) :22-24
[3]鲁冰.电容式触摸屏系统解决方案[J].电子产品世界.2008 (12) :51-52
[4]Cypress Application Notes-AN2041
[5]Cypress Capsense Sigma-Delta:User Module Datasheet
电容单元论文 第7篇
通常电力学上所说的钽电容器, 主要是指固体钽电容器。这种电容器当初是在美国的贝尔实验室研究制作而成的。目前, 电力学中钽电容器以由其钽金属外表所拥有的一圈非常薄的五氧化二钽膜而生成、储存电容的工作物理介质。钽电容器还具备着充电、放电以及储存电容量等优异的功能, 依据这种功能, 它被广泛地运用在能量转换和贮存、滤波以及记号旁路等功能中, 还用在作时间常数元件和退耦、耦合元件中。在电力系统行业内, 使用该电容器要关注它的这些特性, 需因材施“用”, 需规范使用, 这样会更有利于发挥它的性能。在使用时, 如果工程师们特别注重该产品的发热温度或工作环境并在恰当的情况下采用降额使用等方式, 会适当地延长其使用时间。总体来说, 钽电容器具有体积容量比高、温度特性好、漏电流小的特点。
二、氧化铌电容器
以氧化铌这种物理介质组成氧化铌电容器是与钽电容器差不多性能的电容器, 当然也有它的独特之处。例如, 组成氧化铌电容器的介质氧化铌叫上五氧化二铌 (学术名, 化学结构式是Nb2O5) , 如果以氧化铌电容器同纯铌电容器或纯钽电容器进行比较的话, 氧化铌的主要物理介材是一氧化铌而不是纯铌。某些领域所使用的拉铌酸镍单晶就是由氧化铌研制成的, 这种材质还可以用来制作压电陶瓷元件、低频以及高频的电容器和特种光学玻璃;氧化铌也用于生产特殊钢以及铌铁所需的各类铌合金。氧化铌是制取铌及其化合物的原料, 广泛应用于制作耐火材料、催化剂。本文所要讲述的主要是由氧化铌作为生产介质而生产的电容器。
基于五氧化二铌介质层的电化学形成理论, 实际上我们可以使用低价的铌氧化物“一氧化铌”来生产氧化铌电容器。使用一氧化铌生产的氧化铌阳极, 一样可以使用类似的电化学原理, 在一氧化铌表面形成一层可以进行控制的没有相关特别形状的五氧化二铌 (Nb2O5) 物理材料层当作电容器的介电层。再经过阴极制备, 我们就可以使用一氧化铌粉末生产出固体的片式氧化铌电容器。在实际使用中为了避免此缺陷造成的问题, 只有一个方法, 那就是在实际使用中大幅度的降额, 受限于体积限制, 产品的耐压受到严格限制, 因此, 当钽电容器的使用电压较高时, 它相对于电压特别过度的敏感的不足之处就非常明显了, 这就导致了在实际的电力生产、运用过程中用钽电容器会时常有弊病或问题。
三、钽电容器和氧化铌电容器的相关失效模式探析
据有关学者认为, 假如用纯铌作为材质而不是五氧化二铌作为材质进行生产的铌电容器有着跟钽电容器差不多的缺陷, 也就是耐高温性不足, 这是它们失效的共同原因。
(一) 钽电容器的抗浪涌能力差导致失效模式。
因为钽电容器耐高电压、耐高电流能力弱且存容量比较小、价格也比同样份量的铝电容高的综合特性, 它主要用在了有大容量滤波的地方, 比如电脑硬件中的CPU插槽附近就可以看到许许多多的钽电容容器, 这些电容器与电解电容、陶瓷电容共同协调应用于电流不大电压不高的某些特殊场合。在全部的电容器中, 抗浪涌能力最差就属钽电容器了, 如果电路中有比较强的电流浪涌或者是比较高的纹波电流, 或者是较高的电压, 那么钽电容器容易失效。所以有关学者建议要大幅度降额才能够保证钽电容器器的正常使用。如果该电容器失效且被击穿, 产品会迅速燃烧或爆炸, 甚至能够引发连续击穿和火灾, 这是任何用户都谈之色变的严重故障。
(二) 铌电容器易与氧发生反应导致电阻率高产生失效模式。
根据相关学者的实践研究发现, 铌与钽一样, 它们都可以被用来生产电解电容器, 它们的基本材料都是超高纯度的单质态钽金属和铌金属。由于它们都属于容易和氧发生氧化反应的金属, 因此, 当出现击穿时, 缺陷部位通过的大电流产生的热量会导致介电层迅速被破坏, 进而造成基材金属在高温下与氧迅速反应, 短时间内就能够释放出大量的热能, 最终导致产品燃烧或爆炸。导致钽电容器在漏电流较大时能够迅速燃烧和爆炸的根本原因, 是生产钽电容器的基材是物理和化学特性极不稳定的单质金属。而有专家认为, 由于五氧化二铌介质层内部的主要成分是已经富含氧的一氧化铌, 因此, 当介质层上通过的漏电流较大时, 例如击穿时的状态;内层的一氧化铌并不会因为温度的升高而继续象钽一样快速氧化, 因此, 它的漏电流可以保持稳定状态。
四、防止钽电容器和氧化铌电容器失效的相关实践研究
虽然每种电容器各有自身的缺点, 在有些情况下会发生失效现象, 但辩证地看待问题的话, 任何事物都有其可以弥补的地方。比如, 一方面由于一氧化铌的电阻率较高, 因此, 即使是出现意外的击穿, 介质层内部的一氧化铌的电阻比单质态的纯金属高2至4个数量级, 在击穿时氧化铌高达几千欧姆的电阻又可以阻止通过的电流过大, 因此, 即使是击穿时, 产品内部的温度也不会升高到导致产品燃烧的程度。这样, 使用一氧化铌生产的氧化铌电容器就排除了击穿时的燃烧和爆炸现象。由于击穿时的热量集中只是导致五氧化二铌介质层的晶体状态由无定形小部分转为定形态, 通过的漏电流偏大, 而组成电容器基体的一氧化铌的物理性能并不会因为温度的有限升高而发生变化, 所以, 击穿后的氧化铌电容器仍然能够保持电容器的基本特性, 而且容量和损耗不会出现变化。
另一方面, 当使用在存在大的浪涌电压和电流的开关电源电路时, 氧化铌电容器根本不需要像钽电容器一样的大幅度的降额, 它只需要小幅度的降额就可以保证使用在此类电路的安全要求。使用在有电阻保护的电路, 它甚至根本不需要降额就可以达到很高的可靠性要求。所以给予铌电容器小幅度的降额就能够避免发生失效。
所以我们认为, 击穿后的氧化铌电容器仍然能够保持电容器的基本滤波性能不发生质的变化。当电路施加到产品上的电压和电流远远超过该产品的额定水平时, 被彻底击穿的氧化铌电容器由于基材仍然保持氧化物的高阻抗电学状态, 因此, 产品呈现出电阻状态。这样, 可能瞬间通过的大电流被抑制, 直接防止了连续击穿。由于一氧化铌具有半导体氧化物的电学特征, 因此, 使用一氧化铌生产的电容器即具有与钽电容器相同的优点;体积容量比高, 高温特性好, 又具有类似于陶瓷电容器的对浪涌电压和纹波电流不敏感的特点。而钽电容器和陶瓷电容器的缺点又被消除。通过一些实践探索, 科学家们根据优化氧化铌电容器与钽电容器所具备的特点, 扬长避短有效地避免了它们的缺点。
参考文献
[1].李勃, 陈立钦, 臧涛等.NbO电解电容器的结构及制造工艺新进展[J].电子元件与材料, 2011
[2].王东新, 李军义, 孙本双等.还原氧化钽制备钽粉工艺研究进展[J].中国材料进展, 2011
电容单元论文 第8篇
电容式套管是指采用电容屏均压的套管,它以若干串接的电容芯子作为内绝缘(也称主绝缘)。其主绝缘好坏一是看它绝缘有否受潮、劣化等,通过测量绝缘电阻和介质损耗因数(简称介损)来判断;二是看若干串接的电容屏有否击穿,通过测量电容量来判断。其电容量初值差(与出厂值或交接值比较)应不超过±5%,介损根据绝缘材料和电压等级也有相应的注意值[1,2,3,4]。
电容式套管的电容量及介损测量通常采用西林电桥,用正接线方式[5,6,7,8,9,10,11,12],其测量结果有出厂值、首次安装后的交接值、运行中的例行试验值以及检修后的修后值等,国家电网公司状态检修试验规程要求不但要看它是否超过警示值和注意值,还要与历次试验结果比较,看变化趋势。其测量有时是单独测量(套管脱离变压器,如出厂值和修后值),大部分情况是安装在变压器上进行测量(安装后的交接值和运行中的例行试验值等),无论哪种情况,现普遍采用的接线方式都不正确,导致对某些电容式套管可能(取决于电容式套管参数)出现错误的判断,因此有必要对电容式套管电容量及介损的测量进行分析探讨。
1 变压器电容式套管电容结构
1.1 变压器电容式套管的结构
变压器电容式套管由中心导管、电容芯子、外绝缘及安装法兰等组成[13,14,15],其末屏测量端子将套管的总电容量划分为电容C1和C22个部分,其中C1为套管中心导管与测量端子间的电容量,是套管的主绝缘电容,R1为主绝缘电阻(导电杆与末屏间的绝缘电阻);C2为测量端子(末屏)与连接套筒(法兰)间的电容量,R2为末屏与法兰间的绝缘电阻,如图1所示。
1.2 变压器电容式套管运行中考核的绝缘
变压器运行中套管末屏测量端子直接接地,套管法兰与变压器油箱连接也直接接地,运行电压全部加在C1上,而C2则因为末屏测量端子和法兰均接地而被短接,不承受任何电压,因此变压器套管需要考核的绝缘应是套管的主绝缘电容C1。
2 变压器电容式套管电容量和介损测量分析
2.1 套管电容量、介损出厂值和修后值测量
2.1.1 套管电容量、介损出厂值、修后值测量接线方式
出厂值与修后值测量时因为套管未安装在变压器上,现普遍采用将套管法兰垂直放置于接地的套管金属支架上,使用西林电桥采用正接线方式测量,由于法兰与套管金属支架相连,而支架接地,从而导致套管法兰接地,其等效测量图如图2所示。
2.1.2 正确的接线方式
从图2可见,末屏与法兰间电容与西林电桥R31桥臂并联,根据高压西林电桥测量原理这样联接肯定会影响主电容介损与电容量测试结果,很显然这不是正确的接线方式,正确的接线方式应将法兰对地悬空,C2与R31桥臂不再并联,如图3所示。
2.1.32种接线方式测量结果分析
对正确的接线方式2,测得电容量C1=CNR4/R32,介损tanδ1=1/(ωC1R1)=ωC4R4[5,6,7,8,9,10,11,12],其中,ω是所加电源的角频率,ω=2πf为一常数,R4为电桥常数,故电容值与R32成反比,介质损耗角正切与C4成正比。
而普遍采用的接线方式1中,由于R31桥臂并联了C2与R2,对同一被测套管,2种测量方式电桥平衡时,接线方式1中R31(见图2普遍采用的接线方式1中电桥第3桥臂)并联了一个阻抗后等于接线方式2中R32(见图3正确的接线方式2中电桥第3桥臂),即R31∥R2∥C2=R32(对同一被测套管,2种接线方式中电桥的上面2个臂完全一样,电桥平衡时,近似有下面的2个桥臂阻抗相等,于是有R31∥R2∥C2=R32)。
因此R31>R32,而电桥测得的电容量与R3成反比,因此普遍采用的接线方式1中测得的电容量要小于正确接线方式2测得的电容量。
下面列出理论计算结果。
对接线方式1,当电桥平衡时,4个桥臂的复阻抗2个对角阻抗乘积相等,可得:
计算化简得:
而电桥测得的结果显示是C1C=CNR4/R31,因此测得结果偏小CNR4/R2,相对误差ε=(C1C-C1)/C1=-R31/(R31+R2)=-CNR4/(C1R2),可见相对误差与电桥标准电容CN及R4成正比,与套管主绝缘电容C1及末屏对法兰的绝缘电阻R2成反比。
同理,介损计算如下:当电桥平衡时,2个对角的阻抗角之和相等,则有(C1∥R1)+(C4∥R4)=(CN)+(C2∥R2∥R31),解得tanδ1=ωC4R4-ωC2R31R2/(R31+R2),末屏对地绝阻R2一般远大于R31,因此tanδ1≈ωC4R4-ωC2R31,而电桥测得显示结果tanδ1C是ωC4R4,因此测得的结果偏大ωC2R31,而ωC2R31≈ωCNR4C2÷C1,即介损角正切偏大数与末屏与法兰的电容C2与主电容C1的比值成正比,而相对误差相对误差与末屏与法兰的电容C2与主电容C1的比值和测得的介损有关,C2/C1越大,相对误差越大;测得的介损越小,相对误差越大。
2.1.4 套管电容量、介损出厂值和修后值的正确测量
以上分析可见按普遍采用的接线方式1测得的电容量偏小,介损偏大。因此,对未安装到变压器上的套管单独测量时应采用正确的接线方式2,即将套管法兰对地绝缘进行测量。
2.2 套管电容量、介损安装后的交接及例行试验值测量
2.2.1 套管安装后的测量
套管装在变压器上后测量时在导电杆上施加试验电压,电桥的信号线与末屏连接,由于法兰直接接地,此时末屏不能再与法兰连接,末屏与法兰之间的电容C2就不能被短接,而是与电桥可调电阻R31并联,即只能按接线方式1进行测量,这时应对测得的值进行修正,即先测出末屏对法兰的绝缘电阻R2,并用反接法测得末屏对法兰的电容C2(注意测量时电压不得超过2 000 V,以免损坏套管末屏绝缘),这2个量很容易测,在此不再赘述。然后对测得的电容量加上CNR4/R2,对测得的介损减去ωC2R31就得到了套管的主电容量和主绝缘介损。
2.2.2 不修正的后果
由理论计算显而易见普遍采用的接线方式1是有偏差的,其中电容量绝对偏差为CNR4/R2,相对误差为-CNR4/(C1R2),可见相对误差与电桥标准电容CN及R4成正比,与套管主绝缘电容C1及末屏对法兰的绝缘电阻R2成反比,当末屏对法兰的绝缘电阻R2显著下降时,相对误差就会明显增大,可能出现偏差大于-5%的现象而导致误判;也有可能出现套管一个电容屏击穿或其他隐患导致电容量上升而采用接线方式1无法检测出来的严重问题。
同理接线方式1测得的介损若不修正,就会导致介损比实际值偏大[16,17,18,19],出现介损超过警戒值的现象而导致误判。
3 结论
a.变压器运行中末屏测量端子直接接地,运行电压全部加在C1上,而C2则因为末屏测量端子和法兰均接地而被短接,不承受电压。因此测量变压器套管电容量和介损针对的是主绝缘电容C1。
b.我国现普遍采用接线方式1进行测量,受西林电桥可调电阻R31支路并联对地阻抗的影响,测得的数据不是真实的电容量和介损,其中电容量偏小,介损偏大。
c.对未安装到变压器上的套管单独测量应直接采用正确的接线方式2,即将套管法兰对地绝缘进行测量;而对安装到变压器上的套管试验时只能采用接线方式1测量,这时应再分别测出末屏对法兰的绝缘电阻R2和电容C2,然后对测得的电容量加上CNR4/R2,对测得的介损减去ωC2R31就得到了套管的主电容量和主绝缘介损。
d.对接线方式1电容量若不修正可能出现电容量偏差大于-5%的现象而导致误判,也有可能出现套管一个电容屏击穿或其他隐患导致电容量上升而无法检测出来的严重问题;介损不修正可能会误判断套管介损超过注意值。
摘要：通过对电容式套管的结构分析及电容量和介损测量结果的理论计算,指出了现在普遍采用将套管法兰垂直放置于接地的套管金属支架上的西林电桥正接线方式(简称方式1)测量结果是不正确的;对测量结果必须进行修正;给出了电容量及介质损耗角正切值修正公式。对未安装到变压器上的套管单独测量时应该直接采用将套管法兰对地绝缘进行测量(简称方式2);而对安装到变压器上的套管试验只能采用方式1,同时应该分别测出末屏对法兰的绝缘电阻和电容,然后根据公式进行修正。特别指出对电容量及介质损耗角正切值不进行修正可能导致故障的误判或漏判。
新型超级电容 第9篇
美国科研人员制成了一种新型超级电容 (DLC, double-layer capacitors) ，只需200微秒的时间即可完成充电，并在交流电路的测试中获得了成功。超级电容(Supercapacitors)也称双电层电容器，是一种新型储能装置，能在几秒钟内完成充电，此外还具有容量大、功率高、使用寿命长、经济环保等特点，在数码相机、掌上电脑、新能源汽车等领域都有着广泛的应用价值。
新的电极整体由一组与底座垂直的石墨烯基片构成：石墨烯基片只有一个原子厚，由等离子体化学沉积而成;其基座由10纳米厚的石墨制成。实验显示，与原先的多孔化活性炭结构制成的超级电容相比，新电容效率更高，能在更短的时间内完成充电。