电容放久了会坏掉吗

作者：热爱科学大大怪

上次我发了个关于空调压缩机电容的笔记，没想到值友们反响强烈，不得不说这个小小的东西其实对我们生活影响蛮大的。今天专门讲讲这个事情。

其实不仅仅是空调，很多家用电器，尤其是包含交流电机的电器，大都需要使用一个电容才能工作。常见的比如电冰箱、电风扇、油烟机、洗衣机、洗碗机、吊扇、甚至电吹风（老式），这些家电里只要有交流电机，几乎都要使用至少一颗电容器，一旦坏了，肯定趴窝。

造成这种问题的根源，是在家庭供电的单相供电方式上。中国采用的标准供电是380V50HZ三相四线制，这也是小区或者楼栋入户的供电方式，由于安全和简化操作的考虑，最终入户的是220V50HZ单相二线制，简单说就是把一个用电单位的设备分成三组，每组从三相电取一相，与零线组成单相供电。

三相电有一个原生优势，就是每个相位相差120的相位角，也就意味着电机里三个绕组可以直接产生旋转磁场。这个实际是来源于三相发电机旋转发电，逆过程就可以理解为驱动三相电机。

但到了家里，单相电只是其中一相，只有一个周期里的交流变化，没有相位角，当然也可以理解为单绕组发电一个周期360。

所以假如单相电机是上图这个样子，除非它已经旋转起来，否则是无法启动的，因为驱动力始终在直线方向上正负交变，力臂为零，无法形成旋转力矩。

所以我们只好增加一个辅助绕组，与主绕组90夹角，如果这个辅助绕组上的电流相位与主绕组存在夹角，则两相产生的驱动力就存在一个夹角，形成旋转扭矩，就可以让电机顺利启动了。那么产生这个电流相位夹角，就要靠一个电容器来实现了。

图上C就是这个用于启动和运行的电容器，实际辅助绕组的相位角与电容参数有关，可以大点也可以小点。，可以说家庭用80%以上的电器电机，都是这个原理或者相差不大。这种电机的转子转速始终低于磁场转速，因此一般叫做单相异步电机。总体而言，单相异步电机的好处是结构简单，生产成本低，故障率极低，除了电容会坏、轴承磨损或者整体烧毁，其他部分几乎永远用不坏。所以非常适合家用电器使用。当然它的缺点也很明显，就是无功功率占比高，能效低，通常在80%上下。另外调速也比较麻烦，例如老式电风扇的调速就是线圈抽头，简单粗暴但能效很差。

因为这个电容器不仅仅在启动过程起作用，在实际运行过程中也很重要，所以，称其为“启动电容”是不准确的。还是叫运行电容为好。另外有一个误区，运行电容的参数选择并不是越大越好，电容越大，相位夹角越大，启动性能越好，但运行时磁场更加椭圆，振动及无功损耗增加。因此除非特殊情况，一定要选择原厂匹配的电容器规格。

关于电机的问题实际上还有很多细节，反正简单说，很多家用电器的电机，都离不开这一颗小小的电容。一旦出现故障，肯定直接用影响我们的日常生活体验。

家用空调，这里只说定频，变频是另一种情况，之所以室外机的电容容易损坏，主要原因是两方面。

首先是使用条件恶劣。空调外机的工作状况是热的时候热，冷的时候更冷。尤其是长江流域地区，热的时候气温40上下，外机散热部分实际温度可能高达70以上。而冬天因为需要取暖，这部分的温度又会低于-10。近百摄氏度的工作温度极限下，材料的选择和制造工艺要求算比较高的了。

其次就是长时间的间歇使用。大部分电子设备，不用不会坏（确实是废话）。但是持续稳定的使用，只要在其设计指标内，通常也不容易坏。但频繁间歇使用，是对元件的最大考验。定频空调没有功率档位，因此必须通过间歇运行来调整温度，可以理解为广义上的PWM占空比调制。。。。所以一个小时启停几十次是很正常的，电容部分反复遭受大电流的冲击，结果就是导致容易损坏。

以上两个因素叠加，雪上加霜，家用产品出于成本考虑，不会采用极端高标准的昂贵零件。最合理的选择就是设定一个企业和用户都能接受的长期故障率，在低成本的前提下通过售后维修解决问题。所以很多人遇到的情况就是刚过保修期不久就出现故障，这不能说不是厂家追求成本利润平衡的结果。

相对好的一件事是，大部分厂家将电容定义为易损件，因而在设计上，也预留了更换的便利，甚至有的产品会在铭牌上标注运行电容的规格参数，一般也使用的是插接件，拿到新的一拔一插即可。

具体到家用空调，压缩机空调通常是油浸电容，大概就是下面这个图的样子，颜色花式接口可能有不同，但是基本上大差不差。原理也很简单，就是把金属喷镀在有机薄膜（可以理解为塑料）上，卷成电容，再浸泡在油里面，最后封装。这里面可以使用矿物油也可以使用植物油，一般出于成本和性能的综合考虑，大都使用改性蓖麻油。

60μF表示电容量，这个是基本参数。5%是容量误差，这个其实影响不大。450VAC是额定的最高电压，表示450伏交流电，家用电路即便是前端错接的情况下，电压也不会高过450V，所以足够了。40/70/21表示低温-40，高温70，测试时间21天，这个参数决定了电容的极限使用条件。最后一个重要参数是10000AFC，表示在10000安培故障电流下测试通过，换句话通俗点说，如果电容被击穿了，可以通过10000安培电流而不发生事故（仅指电容本身）。

空调外机的风扇电容类似，只是规格小一些，通常是树脂封装，这里就不细说了。了解了这些参数，就可以方便的自己选购替换电容了。

最后说说空调维修价格的看法，一个电容几块十几块，确实成本不高。但是以北京为例，维修空调的起步费基本是200元，也就是100上门+100高空。所以我认为换一次200块是合理的，其实电容本身就算白送了。再搞点250、300，其实很多情况下也是可以接受的。毕竟这是个专业活，还有室外高空作业的风险。

但如果有的朋友有条件，自己搞也不是不行。例如我家的空调外机在外墙平台上，外面还有护栏和百叶（主要是为了美观），从飘窗探个身子就能够到。打开几个螺丝就足够操作了。当然，这一切都要在具有足够的动手能力和确保安全的前提下操作，重点要避免高坠和触电。

总之，这世界上没有最好的，只有最合适的，值友们觉得呢。

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