Есть конспект?
Пришлите нам!

3.2. Конденсаторы.

Простейший конденсатор состоит из 2-х металлических пластин (обкладок), разделённых изолятором (диэлектриком). Если одну обкладку конденсатора зарядить положительно, а другую отрицательно, то разноимённые заряды, притягиваясь друг к другу, будут удерживаться на обкладках. Поэтому конденсатор может быть накопителем электрической энергии.

Обкладки конденсатора обычно изготавливают из алюминия, меди, серебра, тантала. В качестве диэлектрика применяют специальную конденсаторную бумагу, слюду, синтетические плёнки, воздух, специальную керамику и т.п. На рис.3.2.1 показаны условные обозначения конденсаторов.

Рис.3.2.1. Условные обозначения конденсаторов.

а – постоянной ёмкости;

б – электролитический полярный;

в – электролитический неполярный;

г – переменной ёмкости;

д – переменной ёмкости многосекционный;

е – подстроечный;

ж – проходной;

з – опорный.

Важнейший параметр конденсатора – ёмкость С. Она зависит от площади его пластин, расстояния  между ними и применяемого диэлектрика. Основная единица ёмкости – фарад (Ф) – в честь английского физика Фарадея. Используются также более мелкие единицы ёмкости.

1мкФ = Ф (микрофарада)

1нФ = Ф (нанофарада)

1пФ = Ф (пикофарада)

1мкФ =Ф =пФ; 1нФ = 10³пФ.

Параметры конденсаторов.

К основным электрическим параметрам относятся: номинальное значение ёмкости; допустимое отклонение от номинального значения; номинальное (рабочее) напряжение; сопротивление изоляции или ток утечки. Важнейшими значениями также являются величины, характеризующие потери в диэлектрике конденсатора – тангенс угла потерь tgδ, а также стабильность значения ёмкости при изменении температуры – ТКЕ (температурный коэффициент ёмкости).

Номинальное значение ёмкости указано на корпусе конденсатора. Значения до 9999пФ выражаются в пикофарадах, свыше – в микрофарадах. Допустимое отклонение ёмкости от номинального значения зависит от класса точности конденсатора:

Iкл - 5%;

IIкл - 10%;

IIIкл 20%.

Существуют и более высокие классы точности до 0,1%. Номинальные значения ёмкостей конденсаторов с допустимыми отклонениями 5; 10; 20% приведены в таблице 2 (которая была приведена в п.3.1.).

Рабочее напряжение – наибольшее напряжение между обкладками, при котором он нормально работает длительное время.

Сопротивление изоляции характеризует качество диэлектрика, значение тока утечки через него.

Потери в конденсаторах. Потери энергии в основном определяются потерями в диэлектрике и характеризуются тангенсом угла потерь tgδ. Чем больше tgδ, тем хуже качество конденсатора.

Температурный коэффициент ёмкости.

Это параметр, характеризующий изменение ёмкости конденсатора при изменении температуры на 1°С. ТКЕ выражают в миллионных долях от ёмкости конденсатора при комнатной температуре (20°С) на 1°С ( на 1°С).

ТКЕ = , где ΔС – отклонение ёмкости от номинального значения при изменении температуры на 1°С: ΔС = ТКЕ·С.

В зависимости от значения ТКЕ и его зависимости от температуры (линейная или нелинейная) конденсаторы постоянной ёмкости делятся на группы, каждая из которых характеризуется своим ТКЕ (табл. 4). Для конденсаторов других типов температурный коэффициент ёмкости отдельно не оговаривается, а указываются изменения ёмкости при крайних значениях рабочего диапазона температур по сравнению с ёмкостью в нормальных условиях (табл. 5).

 

Различают конденсаторы постоянной ёмкости, переменной ёмкости и подстроечные.

 

Конденсаторы постоянной ёмкости.

- Слюдяные конденсаторы. В качестве диэлектрика используется слюда. Обкладки изготавливаются из фольги или серебра, нанесённого непосредственно на поверхность слюды. Обладают положительным ТКЕ. Имеются следующие типы конденсаторов:

КСО – конденсатор слюдяной опрессованный, КСОТ – конденсатор слюдяной опрессованный термостойкий, СГМ – слюдяной герметизированный малогабаритный.

- Бумажные и плёночные конденсаторы. Обкладки – ленты из металлической фольги. Диэлектрик – специальная конденсаторная бумага, пропитанная вазелином или конденсаторным маслом. В плёночных конденсаторах в качестве диэлектрика применяются плёнки из полистирола, лавсана или фторопласта. Типы конденсаторов: БМ, БМТ, К40П-1, К40П-2, ПМ (полистироловый малогабаритный), ПСО, ФТ, К72П-2.

- Металлобумажные и металлоплёночные конденсаторы. В качестве диэлектрика используется конденсаторная бумага или плёнка, но покрытая с одной или обеих сторон специальным лаком. В качестве обкладок используется слой металла толщиной в несколько микрометров (1мкм = м), который наносят на поверхность лака или на плёнку. Главная их особенность – возможность самовосстановления в случае пробоя диэлектрика. Типы конденсаторов: МБГО – металлобумажный герметизированный однослойный, МБМ, МБГН – металлобумажный герметизированный низковольтный, МПО – металлоплёночный с однослойной изоляцией.

- Керамические конденсаторы. Основное их преимущество – значительная ёмкость при малых размерах и работоспособность в широком диапазоне температур. Представляет собой керамическую пластинку или трубку с обкладками из тонкого слоя металла (обычно серебра), нанесённого на поверхность керамического диэлектрика методом «вжигания». Керамика бывает высокочастотная и низкочастотная. Высокочастотная керамика характеризуется малыми диэлектрическими потерями и линейным ТКЕ. Низкочастотная керамика обладает большой диэлектрической проницаемостью, поэтому из неё изготавливают конденсаторы большой ёмкости.

- Дисковые конденсаторы (КД-1, КД-2). Обкладки у таких конденсаторов наносятся на поверхность круглой керамической пластины.

- Трубчатые конденсаторы (КТ1КТ3).

В последнее время широкое распространение получили низковольтные конденсаторы:

К10-7В (50В);

К10-17 (25В);

К10-23 (16В);

К10У-5 (3 – 50В).

- Стеклянные и стеклокерамические конденсаторы – наиболее современные конденсаторы. Диэлектрик – тонкая стеклянная плёнка, обкладки – алюминиевая фольга.

- Электролитические и оксиднополупроводниковые конденсаторы. Диэлектрик – оксидный слой (слой окиси) на металле. Одна обкладка – металл, другая – электролит в электролитических конденсаторах, либо слой полупроводника в оксиднополупроводниковых конденсаторах. Обладают большой ёмкостью.

- Конденсаторы переменной ёмкости. Различают конденсаторы с воздушным и  твёрдым диэлектриком. Конденсатор представляет собой  две системы параллельных пластин, одна из которых может перемещаться относительно другой. Неподвижная система пластин называется статором, а подвижная – ротором. При изменении взаимоположения ротора и статора меняется ёмкость конденсатора.

- Подстроечные конденсаторы. Являются разновидностью конденсаторов переменной ёмкости, но с меньшим диапазоном изменения ёмкости.


Dr.BoT© Konspektiruem.ru