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电力电容器的损耗、损耗角正切和等值电路

电力电容器是一种实际电容器、不是理想电容器，在外施交流电压的作用下，除了会输出一定容量的无功功率Q之外，在电容器的内部介质中、在电容器的极板（铝箔）中、引线等导体中，以及在瓷瓶间的漏泄电流等都会产生一定的有功损耗功率P。通常把电容器的有功功率P与无功功率Q的比值称做为该电容器的损耗角正切，并用下式表示：式中：tanδ—电容器的损耗角正切（％）；P—电容器的有功功率（W）；Q—电容器的无功功率（var）

正因为电力电容器不是理想电容器，所以通常要用一个等值电路来表示。（1）串联等值电路在此等值电路中，理想电容器C产生的无功功率为：式中：QC—电容器的无功功率（var）；XC—电容器C的容抗（Ω）；IC—流过电容器的电流（A）而在此电路中由电阻r产生电容器的损耗功率为：式中：Pr—由r产生的等值损耗功率Ir—流经等值电阻r的电流由式（1）、（2）、（3）可得：由式（6）可知，当tanδ值很小（例如全膜电容器），XC也很小时（例如大容量集合式电容器），其等值串联电阻也十分微小（通常只有10－3～10－4Ω）。所以在测量大容量全膜介质电容器时，一定要尽一切可能降低测量回路中的接触电阻和导线电阻，以减小测量误差。（2）并联等值电路

电力电容器除了可用图1所示的串联等值电路来表示外，也可用图2所示的并联等值电路来表示。由图2可得：式中：UR—等值电路两端的电压（V）；UC—理想电容器两端的电压（V）；XC—电容器的容抗（Ω）从图2中可知：UR＝UC，所以由式（9）可以看出，对于低损耗的全膜电容器其并联等值电阻是相当大的，当在电容器内部并联放电电阻会降低其等值电阻R，从而使电容器的实际损耗和损耗角正切增大。在实际工作中，如能根据具体情况灵活的使用电容器的串联等值电路和并联等值回路，可以给我们的工作带来方便。

薄膜电容电气参数定义及特性（等效电路，问独特性，绝缘电阻）
1等效电路及等效参数的特性
薄膜电容一般具有如下的等效电路模式：

C:标称电容
L:等效串联电感(端脚，金属敷片，绕组等所寄生)
ESR：等效串联电阻（端脚，金属敷片等所致）
IR:等效并联电阻（决定其绝缘阻抗，电介材料特性）
PR:电介质极化电阻
△C:变化之容量（随温度，DC电压，频率变化而变化）
L、R和C之值随频率不同而不同；IR指直流电压下的绝缘阻抗值
1.1ESR及损耗角特性
在一定频率条件下，等效电路可简化如右图。损耗角定义成阻抗值与容抗值之比。

在远低于谐振频率的范围内（即忽略等效电感Ls），实际电容器的电压和电流相位会因为ESR的存还而略微小于90度。损耗角一般以1KHz作为测试标准。对于容值小于1uF的MKT，MFP，MKP类电容还额外进行10KHz及100KHz频率处的损耗角测试。
1.1.1损耗角之频率、温度、湿度及电压（DC）特性
频率特性：
薄膜类电容的损耗角在高频段一般会随着频率的上升而有不同程度的变大。如下是典型的薄膜电容损耗角频率特性曲线图：

温度特性：
如下右图所示，聚丙烯类（P类）电介质具有极稳定的温度特性；而聚酯类（N和T类）却有较大的温度影响性，并在80degC附近时具有最小的损耗角。（测试频率1KHz）

不同电解材质的薄膜电容损耗角温度特征曲线（1KHz）
湿度及电压（DC）特性：
损耗角会随湿度的增大而有所增大；但正常工作范围内几乎看不到电压大小变化对损耗角的影响。
1.1.2ESR的频率特征
薄膜类电容具有如下右图所示的示意特征曲线：
a)在低频段，ESR值随频率的增大呈近似ESR＝1/f关系的下降趋势。
b)在中频段ESR值具有较平稳的曲线。
C)在高频段ESR值随频率的增大呈近似ESR＝f1/2关系的增大趋势。

1.2薄膜电容的绝缘电阻
薄膜电容的绝缘电阻Rins被定义为电容对DC电压的阻抗值。其测量值通常是以DC电压值除以漏电流量而得。IEC60384-1对20degC温度下所施用的电压进行了如下规定，

其它温度下需要乘以如下如下修正因子以得到等同于20degC参考温度点的量值：

仲裁测试定于20degC及50（＋/-2）％湿度。
从修正因子可知，同种规格薄膜电容漏电流在低温时会有增大趋势。
对于大于0.33uF规格的电容，往往以自放电常数作为其绝缘参数：
τ＝Rins×CR（unit:s）(例如：τ＝1MΩ×1uF=1s)
1.2.1绝缘参数的温度特性

自放电常数－τ（unit:s）的温度特性曲线
薄膜电容器的自感（串联等效电感）Ls
薄膜电容器具有极低的自感值，其由流经金属箔片及连接脚端所感生的磁场造成。故主要由其绕组构成、几何结构及连接脚端长度等决定。一般认为每毫米脚端感生最大1nH的自感。自感量还可以从电容器的谐振频率计算而得。
薄膜电容器的总阻抗
总