Điều gì xảy ra nếu tôi kết nối một tụ điện định mức điện áp thấp với điện áp cao?

Cho rằng c = q / v ngay cả khi tôi kết nối nó với V cao hơn, điện tích Q của nó có thể giảm theo tỷ lệ đúng không? Vậy tại sao nó phải làm hỏng tụ điện của tôi? hoặc điện trường bên trong sẽ quá cao và làm cho điện môi bị phá vỡ? Hoặc nó sẽ bị rò rỉ và quá nóng do quá trình tự sưởi ấm tăng lên rất nhiều?

Một câu trả lời theo nghĩa đen là thế này :

Có ba tụ điện thổi; hai có thể được coi là xoắn ốc của vật liệu màu xám vẫn hợp lý tại chỗ, thứ ba là không có gì nhiều hơn các cơ sở và các thiết bị đầu cuối nội bộ. Tất cả chúng đều được đánh giá là 6,3V, nhưng do lỗi trong bộ điều chỉnh công suất, chúng được kết nối với một con số khổng lồ 7.5V. Một lượng không đáng kể, vì vậy người ta sẽ nghĩ, nhưng vỏ ngoài của tụ điện thứ ba đó đã thổi ra với lực mạnh đến nỗi nó đục một lỗ trên một miếng nhựa 3 mm - cách khoảng 80mm - và tự cắm vào pin ở phía bên kia.

Tất cả những thứ màu nâu đó là một vật liệu sợi tương tự như các tông, và nó có ở khắp mọi nơi. Tôi không biết nếu có một loại dầu bên trong tụ điện bị khô khi tiếp xúc với không khí nhưng tôi biết rằng nó dính như keo với bất cứ thứ gì nó rơi vào.

Bạn phải cẩn thận với các phương trình này.

c = q / v, Q = CV, tất cả đều trông rất đẹp, nhưng chúng chỉ áp dụng trong giới hạn mà chúng áp dụng .

Đối với một tụ điện, một trong những giới hạn là giữ cho điện áp đủ thấp để điện môi của tụ điện vẫn còn nguyên. Khi bạn tăng điện áp đầu cuối, ứng suất điện tăng trên điện môi và cuối cùng, nó bị hỏng. Khi điều đó xảy ra, bạn không có tụ điện nữa. Trong trường hợp tốt nhất bạn bị bỏ lại với một mạch ngắn hoặc mạch hở. Trong trường hợp xấu nhất, bạn có một phòng thí nghiệm đầy khói và / hoặc một chuyến đi đến ER.

Các nhà sản xuất tụ điện khá hữu ích trong việc in điện áp tối đa mà mũ của họ sẽ đứng trước khi chúng ngừng là tụ điện. Bạn thường có thể vượt quá một chút, một vài phần trăm, với chi phí của tuổi thọ tụ điện. Nếu bạn vượt quá 10 phần trăm, thì bạn sẽ thấy tuổi thọ tụ của mình bằng không.

Nếu bạn muốn biết lý do tại sao một cái gì đó đang xảy ra trong thế giới thực, bạn cần một mô hình phức tạp hơn so với công thức lý thuyết thuần túy.

Làm thế nào là các tụ điện được thực hiện? Chúng là hai tấm vật liệu dẫn điện mỏng với một tấm vật liệu cách điện mỏng đặt giữa chúng. Điện dung được cho bởi hình học của các tờ này. Bạn cần một chất cách điện mỏng hơn hoặc bề mặt lớn hơn để có công suất cao hơn.

Về lý thuyết, chất cách điện không cho phép các electron chảy qua nó. Vật liệu trong cuộc sống thực hành xử khác nhau. Với đủ điện áp được áp dụng, bất kỳ chất cách điện nào cũng sẽ bị buộc phải cho phép các electron chạy qua nó.

Điện áp đánh thủng nơi điều này xảy ra phụ thuộc vào vật liệu, cũng phụ thuộc vào hình học của nó. Một tấm cách điện mỏng hơn sẽ bị hỏng ở điện áp thấp hơn so với tấm dày hơn.

Hiện tượng sự cố này thường rất mạnh mẽ, bởi vì dòng điện nhỏ sẽ tiêu tan dưới dạng nhiệt trên điện trở rất lớn của bộ cách ly. Đây cũng có thể là một sự đơn giản hóa của hiện tượng thực tế của sự cố quá điện áp. Phản ứng hóa học cũng có thể xảy ra có thể thay đổi hành vi của tụ điện.

Vì vậy, nếu bạn muốn tạo ra một tụ điện nhỏ có điện dung cao, nó sẽ phải được giới hạn ở điện áp thấp. Những điện áp cao, điện dung cao là lớn vì lý do này.

Per @andy công thức cần phải được áp dụng đúng cách.

per @andy và được dự đoán bởi @ user44635, tụ điện sẽ bị hỏng khi điện áp được nâng quá giới hạn.

Cách nó thất bại và ảnh hưởng của chúng phụ thuộc vào

• điện áp hỏng,
• $\frac{1}{2}CV^2$
• tốc độ thay đổi điện tích và điện áp,
• loại tụ điện,
• lỗi vật liệu và sản xuất,
• các yếu tố môi trường như độ ẩm và nhiệt độ, các nguồn năng lượng kèm theo.

@ceteras bổ sung một số hiểu biết hữu ích cho @ user44635 và cho thấy cách chúng ta phải luôn nhận thức được cả lý thuyết và mối quan hệ thực tế trong những gì chúng ta đang giải quyết.

Các tác động có thể không đáng kể - một làn khói hoặc nguy hiểm, đe dọa tính mạng và thảm khốc.

Trong một sự cố vào những năm 1960, một tụ điện tương đối nhỏ - tôi nghĩ rằng nó là 33pF hoặc hơn - (khoảng 150mm x 25 mm vuông) cha tôi sản xuất đã gây ra rất nhiều thiệt hại tài sản thế chấp. Một thị trấn nhỏ khoảng 100 nghìn người không có đèn cho một ngày cuối tuần. Nắp này nằm trên đường dây AC 33kV hoặc 100kV. Nó được sử dụng như một phần của bộ chia điện dung để đo điện áp.

Nó thất bại do lỗi thiết kế và sản xuất. Tôi không nhớ có ai bị giết hay bị thương nặng không. Điều này có thể dễ dàng đã được trường hợp.

Mỗi @Loren các calcs hoạt động như sau khi lấy 33kV và 33pF (đó là những gì tôi dường như nhớ chúng được đánh dấu là)

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

= ~ 35mJ (e & oe cảm ơn @peter @loren)

Hệ số 1,4 hiệu chỉnh cho RMS-> điện áp cực đại, mũ có xu hướng bị hỏng ở các đỉnh.

Xả nắp sẽ mất trong khoảng 1ms cho công suất 35W (có thể nhanh hơn rất nhiều).

@ 100kV bạn nhận được 9 lần năng lượng và sức mạnh - 320mJ.

Điện môi thất bại, có lẽ là do sự không hoàn hảo. Toàn bộ nguồn cung của thị trấn (một số MVA, ngay cả trong những ngày đó) đã được chuyển hướng về phía nắp, không khí bị ion hóa, phần còn lại là lịch sử. Đầu nóng sẽ là một thanh cái, đầu đất được gắn vào một nắp khác như một dải phân cách song song với đèn báo bảng neon.

Đủ để đánh thức các nhà điều hành nhưng ít khác. Sự đóng góp của đường dây điện thông qua không khí bị ion hóa, sẽ kéo dài lâu hơn một chút và gây ra thiệt hại.

Với sự có mặt của

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

rất nhiều năng lượng có thể được lưu trữ và giải phóng nhanh chóng ở điện áp và dòng điện bất thường cho mạch điện.

@Charlie cho thấy một ví dụ điện áp thấp đẹp.

Mũ điện phân rất thú vị trong chế độ thất bại vì chất lỏng (thường ở dạng gel) có thể sôi và gây ra sự cố nổ từ khối lượng khí nóng hiện đang chiếm giữ bên trong chúng. Chúng có thể đạt đến nhiệt độ trên 100celcius trước khi phát nổ và giải phóng hơi quá nhiệt.

Các kỹ sư luôn cần phải quan tâm đến sự an toàn của bản thân và những người khác.

Sạc tụ điện luôn có một số rủi ro vì nó có thể bị hỏng ngay cả khi hoạt động trong giới hạn định mức do sản xuất, xử lý, môi trường hoặc vì bất kỳ lý do nào khác.

Q = CV vì vậy, nếu điện dung không đổi và bạn tăng điện áp, điện tích phải tăng. Kết nối một tụ điện với điện áp vượt quá định mức của nó là yêu cầu một làn khói hoặc thậm chí là một số pháo hoa.