Конденсаторы 3 (стр. 2 из 5)
 | (2.20) |
Трубчатая конструкция. Она характерна для высокочастотных трубчатых конденсаторов и представляет собой керамическую трубку I (рис.2.13) с толщиной стенок около 0,25 мм, на внутреннюю и внешнюю поверхность которой методом вжигания нанесены серебряные обкладки 2 и 3. Для присоединения гибких проволочных выводов 4 внутреннюю обкладку выводят на внешнюю поверхность трубки и создают между ней и внешней обкладкой изолирующий поясок 5, снаружи на трубку наносится защитная пленка из изоляционного вещества.
Емкость такого конденсатора
 | (2.21) |
где / - длина перекрывающейся части обкладок в см,
D1 и D2 - наружный и внешний диаметры трубки
Дисковая конструкция. Эта конструкция (рис.2.14) характерна для высокочастотных керамических конденсаторов: на керамический диск I с двух сторон вжигаются серебряные обкладки 2 и 3, к которым присоединяются гибкие выводы 4. Емкость такого конденсатора определяется площадью обкладок и рассчитывается по (2.19).
Литая секционированная конструкция. Эта конструкция характерна для монолитных многослойных керамических конденсаторов (рис.2.15), получивших в последние годы широкое распространение, в том числе в аппаратуре с ИМС.
Такие конденсаторы изготовляют путем литья горячей керамики, в результате которого получают керамическую заготовку I с толщиной стенок около 100 мкм и прорезями (пазами) 2 между ними, толщина которых порядка 130-150 мкм. Затем эта заготовка окунается в серебряную пасту, которая заполняет пазы, после чего осуществляют вжигание серебра в керамику.
В результате образуются две группы серебряных пластин, расположенных в пазах керамической заготовки, к которым припаиваются гибкие выводы. Снаружи вся структура покрывается защитной пленкой. В конденсаторах, предназначенных для установки в гибридных ИМС, гибкие выводы отсутствуют, они содержат торцевые контактные поверхности, которые присоединяются к контактным площадкам ГИС.
Рулонная конструкция. Эта конструкция (рис.2.16) характерна для бумажных пленочных низкочастотных конденсаторов, обладающих большой емкостью. Бумажный конденсатор образуется путем свертывания в рулон бумажной ленты 1 толщиной около 5-6 мкм и ленты из металлической фольги 2 толщиной около 10-20 мкм. В металлобумажных конденсаторах вместо фольги применяется тонкая металлическая пленка толщиной менее 1 мкм, нанесенная на бумажную ленту.
Рулон из чередующихся слоев металла и бумаги не обладает механической жесткостью и прочностью, поэтому он размещается в металлическом корпусе, являющемся механической основой конструкции.
Емкость таких конденсаторов
 | (2.22) |
где b - ширина ленты, l - длина ленты, d - толщина бумаги.
Емкость бумажных конденсаторов достигает 10 мкф, а металлобумажных 30 мкф.
Подстроенные (полупеременные) конденсаторы. Особенностью этих конденсаторов является то, что их емкость изменяется в процессе производства РЭА (регулировки), а в процессе эксплуатации емкость таких конденсаторов должна сохраняться постоянной и не изменяться под воздействием вибрации и ударов.
Они могут быть с воздушным или твердым диэлектриком. На рис.2.17 показано устройство подстроенного конденсатора с твердым диэлектриком типа КПК (конденсатор подстроечный керамический). Такой конденсатор состоит из основания 2 (статора) и вращающего диска 1 (ротора). На основание и диск напылены серебряные пленки полукруглой формы. При вращении ротора изменяется площадь перекрытия пленок, а следовательно, емкость конденсатора. Как правило, минимальная емкость (когда пленки не перекрыты) составляет несколько пикофарад, а при полном перекрытии пленок емкость конденсатора будет максимальной, величина этой емкости составляет несколько десятков пикофарад. От ротора и статора сделаны внешние выводы 3 и 4. Плотное прилегание ротора к статору обеспечивается прижимной пружиной 5.
На рис.2.18 показано устройство подстроечного конденсатора с воздушным диэлектриком. На керамическом основании 1 установлены колонки 2 для крепления пластин статора 3. Пластины ротора 4 закреплены на оси ротора 5. Посредствам пружины - токосъема 6 ротор подключается к соответствующим точкам принципиальной схемы. Крепление конденсатора осуществляется с помощью колонок 7, имеющих внутреннюю резьбу.
 |  |
2.3.Конденсаторы с оксидным диэлектриком.
В качестве диэлектрика в них, используется оксидный слой, образуемый электрохимическим путём на аноде - металлической обкладке из некоторых металлов. В зависимости от материала анода оксидные конденсаторы подразделяют на алюминиевые, танталовые и ниобиевые.
Конденсаторы группы общего назначения имеют униполярную проводимость, их эксплуатация возможна только при положительном потенциале на аноде.
Неполярные конденсаторы могут включены в цепь постоянного и пульсирующего тока без учёта полярности, а также допускать смену полярности в процессе эксплуатации.
Высокочастотные конденсаторы широко применяются в источниках вторичного питания, в качестве накопительных и фильтрующих эл.,они работают в диапазоне частот пульсирующего тока от десятков до сотен Кгц.
Импульсные конденсаторы используются в цепях с относительно длительным зарядом и быстрым разрядом.
Пусковые конденсаторы используются в асинхронных двигателях, в которых ёмкость включается только на момент пуска двигателя.
Система условных обозначений и маркировка конденсаторов.
Условное обозначение конденсаторов может быть сокращённым или полным.В соответствии с действующей системой сокращённое условное обозначение состоит из букв и цифр.
Первый элемент - буква или сочетание букв, обозначающее подкласс конденсатора:
К - постоянной ёмкости
КТ - подстроечные
КП - переменной ёмкости.
Второй элемент - обозначение группы конденсатора в зависимости от материала диэлектрика.
Третий эл. - пишется через дефис и обозначает регистрационный номер конкретного типа конденсатора. В состав третьего эл. может входить также буквенное обозначение.
КД - конденсаторы дисковые
КМ - керамические монолитные
КЛС - керамические литые секционные
КСО - конденсаторы слюдяные опрессованные
СГМ - слюдяные герметизированные малогабаритные
КБГИ - конденсаторы бумажные герметизированные изолированные
МБГЧ - металлобумажные герметизированные частотные
КЭГ - конденсаторы электролитические герметизированные
ЭТО - электролитические танталовые объёмно-пористые
КПК - конденсаторы подстроечные керамические
Параметры и характеристики, входящие в полное условное обозначение, указываются в следующей последовательности:
Обозначение конструктивного исполнения
Номинальное напряжение
Номинальная ёмкость
Допускаемое отклонение ёмкости
Группа и класс по t стабильности ёмкости
Номинальная реактивная мощность
Другие, необходимые дополнительные характеристики.
Основные электрические параметры и характеристики конденсаторов.
Номинальная ёмкость и допускаемое отклонение ёмкости.
Номинальная ёмкость - ёмкость, значение которой обозначено на конденсаторе или указано в нормативно-технической документации и является исходным для отчёта допускаемого отклонения.
Номинальные напряжение и ток.
Номинальное напряжение - значение напряжения, обозначенное на конденсаторе или указанное в НТД, при котором он может работать в заданных условиях в течение срока службы с сохранением параметров в допустимых пределах.
Амплитуда переменного напряжения не должна превышать значения напряжения, расчитанного исходя из допустимой реактивной мощности.
2.4.Тангенс угла потерь.
Тангенс угла потерь хар-ет потери энергии в конденсаторе и определяется отношением активной мощности к реактивной при синусоидальном напряжении определённой частоты.
Сопротивление изоляции, ток утечки.
Электрическое сопротивление конденсатора постоянному току опр. Напряжения называется сопротивлением изоляции конденсатора. Сопротивление изоляции хар-ет кач-во изготовления kd и зависит от типа диэлектрика. Для kd, допускающих касание своим корпусом шасси и токоведущих шин, вводится понятие сопротвление изоляции между корпусом и соединёнными вместе выводами.
Ток проводимости, проходящий через конденсатор при постоянном напряжении на его обкладках в установившемся режиме, называют током утечки.
Температурный коэффициент ёмкости(ТКЕ).
Величина, применяемая для хар-ки kd с линейной зависимостью ёмкости от температуры и равная относительному изменению ёмкости при изменении температуры окружающей среды на один градус Цельсия (Кельвина), называется температурным коэффициентом ёмкости.
Диэлектрическая абсорбция конденсаторов.
Явление, обусловленное замедленными процессами поляризации в диэлектрике, приводящее к появлению напряжения на электродах после кратковременной разрядки конденсатора, называется диэлектрической абсорбцией.
Полное сопротивление конденсатора. Резонансная частота.
Под полным сопротивлением конденсатора понимают сопротивление конденсатора переменному синусоидальному току определённой частоты, обусловленное наличием у реального конденсатора наряду с ёмкостью также активного сопротивления и индуктивности. Значения активного сопротивления и индуктивности зависят от характеристик используемых материалов и конструктивного исполнения конденсатора.
2.5.Реактивная мощность.
Понятие реактивной мощности введено для высокочастотных и особенно высоковольтных конденсаторов и используется для установления допустимых электрических режимов эксплуатации. При этом в области низких частот ограничения определяются допустимой амплитудой напряжения переменного тока, а на высоких частотах - допустимой реактивной мощностью конденсатора. Таким образом, реактивная мощность характеризует нагрузочную способность конденсатора при наличии на нём больших напряжений высокой частоты.
Вносимое затухание и сопротивление связи.
Вносимое затухание и сопротивление связи - это величины, хар-щие способность помехоподавляющих конденсаторов и фильтров подавлять помехи переменного тока заданной частоты. Вносимое затухание и сопротивление связи зависят от частоты переменного тока, ёмкости, индуктивности, добротности и конструкции конденсаторов и фильтров, а также от выходного сопротивления генератора и сопротивления нагрузки.
Специфические электрические параметры и характеристики подстроечных и вакуумных конденсаторов.
Подстроечные и переменные конденсаторы наряду с основными параметрами, имеют дополнительные, учитывающие особенности их функционального назначения и конструктивное исполнение.
Вместо параметра номинальная ёмкость используются параметры максимальная и минимальная ёмкости. Это максимальное и минимальное значение ёмкости конденсатора, которое может быть получено перемещением его подвижной системы.
Момент вращения - минимальный момент, необходимый для непрерывного перемещения подвижной системы конденсатора.
Цикл перестройки ёмкости - перестройка ёмкости от минимальной до максимальной и обратно.
Износоустойчивость - это способность конденсатора сохранять свои параметры(противостоять изнашиванию) при многократных сращениях подвижной системы.
Электрическая прочность - способность конденсаторов выдерживать определённое время(до нескольких минут) приложенное к нему напряжение выше номинального без изменения его эксплуатационных характеристик и пробоя диэлектрика.
Применение и эксплуатация конденсаторов.
Эксплуатационные факторы и их воздействие на конденсаторы.
Эксплуатационная надёжность конденсаторов в аппаратуре во многом определяется воздействием комплекса факторов, которые по своей природе можно разделить на следующие группы:
электрические нагрузки.
климатические нагрузки.
механические нагрузки.
радиационное воздействие.
Под воздействием указанных факторов происходит изменение параметров конденсаторов. В зависимости от вида и длительности нагрузки, уходы параметров складываются из обратимого (временного) и необратимого изменения. Обратимые изменения это когда после снятия нагрузки параметры конденсаторов принимают значения, близкие к начальным параметрам.
2.6.Климатические нагрузки.
Температура и влажность окружающей среды важнейшими факторами, влияющими на надежность, долговечность и сохраняем ость конденсаторов. Длительное воздействие, повышенной температуры вызывает старение диэлектрика, в результате чего параметры конденсаторов претерпевают необратимые изменения. Тепловое воздействие на конденсатор может быть, как периодически изменяющимся. Наряду с внешней t на конденсаторы в составе аппаратуры может дополнительно воздействовать теплота, выделяемая другими сильно нагревающимися при работе аппаратуры изделиями. С ростом t окружающей среды напряжения на конденсаторы должно снижаться.
В условиях повышенной влажности на электрические характеристики конденсаторов влияет как плёнка воды, образующаяся на поверхности, так и внутреннего поглощения влаги диэлектриком. Длительное воздействие повышенной влажности наиболее сильно сказывается на изменении параметров негерметизированных конденсаторов. Проникновение влаги внутрь конденсатора снижает сопротивление конденсатора и электрическая прочность. Влага вызывает коррозию металлических деталей и контактной арматуры конденсаторов, облегчает развитие различных плесневых грибков.
2.7.Механические нагрузки.
При эксплуатации и транспортировании аппаратуры конденсаторы подвергаются воздействию различного вида механических нагрузок: вибрации, одиночным и многократным ударам, линейному ускорению, акустическим нагрузкам. Наиболее опасными являются вибрационные и ударные нагрузки.
Воздействием механических нагрузок, превышающих допустимые нормы, может вызвать обрывы выводов и внутренних соединений, увеличения тока утечки, появление трещин в корпусах и изоляторах, снижение электрической прочности, изменение установленной ёмкости у построечных конденсаторов.
2.8.Радиационные воздействия.
Воздействие, ионизирующих излучений может, как непосредственно вызывать изменение электрических и эксплуатационных характеристики конденсаторов, так и способствовать ускоренному старению конструкционных материалов при последующем воздействии др. Факторов. Процессы, протекающие в конденсаторах в условиях воздействия, ионизирующих излучений, коренным образом отличаются от процессов старения в обычных условиях эксплуатации. В результате воздействия в конденсаторах также могут возникать явления, приводящие к обратимым или остаточным изменениям их пар-ров.
Радиационные нарушения структуры материалов могут приводить и к ухудшению основных характеристик конденсаторов - срока службы, мех-кой и эл. прочности, влагостойкости.
2.9.Электрические нагрузки.
Необратимые наибольшие изменения пар-ров вызываются длительным воздействием электрической нагрузки при которой происходят процессы старения, ухудшающие электрическую прочность.
При постоянном напряжении основной причиной старения являются электрохимические процессы, возникающие в диэлектрике под действием постоянного поля и усиливающиеся с повышением t и влажности окружающей среды.
При переменном напряжении и импульсных режимах основной причиной старения являются ионизационные процессы, возникающие внутри диэлектрика или у краёв обкладок, преимущественно в местах газовых включений.
Напряжение электрического поля в диэлектрике конденсатора при его испытаниях выбираются с некоторым запасом, эксплуатация под электрической нагрузкой превышающей номинальное напряжение, резко снижает надёжность конденсаторов.